基于氧化石墨烯和硫化鉛納米顆粒的熒光生物傳感器研究.pdf

1、納米材料指的是三維空間尺寸中至少有一維處于納米量級(jí)(1-100nm)的材料，納米材料具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。自20世紀(jì)80年代起，納米科學(xué)使材料的結(jié)構(gòu)從根本上發(fā)生了改變，在其他學(xué)科和領(lǐng)域不斷滲透，帶動(dòng)了許多研究領(lǐng)域中熱點(diǎn)的不斷涌現(xiàn)，目前被廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)等許多領(lǐng)域，被公認(rèn)為21世紀(jì)最具前途的科研領(lǐng)域之一。納米粒子與生物體有著密切的關(guān)系：生物體內(nèi)組分的尺寸一般在5-200nm范圍內(nèi)，這就標(biāo)志著納米生物

2、學(xué)可以在納米尺度范圍了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)以及其功能關(guān)系，獲得生命信息。近些年來，納米技術(shù)與生物傳感技術(shù)相結(jié)合，為納米科學(xué)的發(fā)展注入了新的活力。
　　蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，它是與生命及各種形式的生命活動(dòng)(進(jìn)化、物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)、遺傳等)緊密聯(lián)系在一起的物質(zhì)，有些蛋白質(zhì)還可以作為疾病判別與診斷的依據(jù)。因此，建立簡(jiǎn)單、實(shí)用的蛋白質(zhì)檢測(cè)方法對(duì)藥物研究、臨床診治等具有重要的意義。三聚氰胺屬于難代謝物質(zhì)，如果進(jìn)入人和動(dòng)物體內(nèi)能夠不同程度地導(dǎo)致腎

3、衰竭或者死亡，三聚氰胺還能導(dǎo)致結(jié)石從而誘發(fā)泌尿系統(tǒng)疾病。因此，嚴(yán)格控制三聚氰胺的使用越來越受到人們關(guān)注。但由于現(xiàn)有的三聚氰胺的檢測(cè)方法存在需要使用大型儀器，檢測(cè)成本高，操作復(fù)雜耗時(shí)等缺點(diǎn)，使發(fā)展新型的、高靈敏度、好特異性的三聚氰胺檢測(cè)方法顯得尤為重要。
　　本研究論文將兩種納米材料氧化石墨烯和PbS納米顆粒與生物傳感技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建新型的生物傳感器，針對(duì)當(dāng)前分析化學(xué)的發(fā)展和醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中存在的焦點(diǎn)問題，提出了新穎的傳感方法和信號(hào)放大模

4、式，設(shè)計(jì)了高靈敏度的熒光傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種生命物質(zhì)的檢測(cè)。采用熒光分析法、免疫分析法等化學(xué)生物傳感技術(shù)來檢測(cè)人IgG、DNA甲基化酶、三聚氰胺等，為遺傳疾病的快速準(zhǔn)確診斷、流行病的現(xiàn)場(chǎng)篩查與群體控制，環(huán)境監(jiān)測(cè)，食品安全檢測(cè)等研究提供新方法。
　　(1)第二章，設(shè)計(jì)了基于氧化石墨烯的熒光DNA傳感器用于甲基化酶活性檢測(cè)。使用一條可以甲基化的DNA底物探針(發(fā)夾探針)，在DNA甲基化酶DamMTase的催化下，進(jìn)行完全甲基化，使用可

5、以特異性切割甲基化位點(diǎn)的限制性內(nèi)切酶Dpn I切割發(fā)夾探針，釋放ssDNA。然后利用氧化石墨烯(GO)對(duì)于ssDNA和dsDNA吸附能力的不同，使熒光信號(hào)產(chǎn)生較大的變化，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出。該方法易于操作，較低背景干擾，可實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA甲基化酶DamMTase活性的簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確，快速，靈敏檢測(cè)，響應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍可從0.8U/mL，到25 U/mL。
　　(2)第三章，設(shè)計(jì)了基于氧化石墨烯的熒光DNA傳感器用于三聚氰胺檢測(cè)。利用胸腺嘧啶(T)

6、與三聚氰胺(Melamine)的特異性結(jié)合的原理，設(shè)計(jì)一種基于氧化石墨烯的熒光傳感器，通過聚T探針上的胸腺嘧啶(T)與三聚氰胺(Melamine)的特異性結(jié)合前后，聚T探針與氧化石墨烯的作用力的變化而引起的熒光信號(hào)的變化，來實(shí)現(xiàn)對(duì)三聚氰胺的特異性檢測(cè)。該方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、快速、成本低且靈敏度高，將在食品安全、生物分析等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)中采用熒光光譜法進(jìn)行了表征。該方法較低背景干擾，易于操作，響應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍可從10nM到1200n

7、M，其檢測(cè)的最低濃度為1.45nM。
　　(3)第四章，設(shè)計(jì)了基于硫化鉛納米顆粒放大的免疫傳感器用于人免疫球蛋白G(IgG)的檢測(cè)。反應(yīng)分兩步進(jìn)行。第一步：在聚苯乙烯微孔板表面固定羊抗人IgG，接著加入分析物人IgG，通過免疫夾心反應(yīng)與標(biāo)記PbS納米顆粒的羊抗人IgG結(jié)合，再加入硝酸將PbS納米顆粒溶解，使Pb2+完全釋放出來，得到Pb2+樣品。第二步：Pb2+相應(yīng)的脫氧核酶DNAzyme底物鏈標(biāo)記熒光基團(tuán)FAM，酶鏈標(biāo)記猝滅基團(tuán)