過氧亞硝酸鹽納米發(fā)光探針的構建.pdf

1、活性氧在自然界和生物體中普遍存在，是導致生命體產生疾病、衰老的隱形殺手。為了更好地理解活性氧在生理病理過程中的作用，對活性氧的選擇性測定尤為重要。其中，過氧亞硝酸鹽是較自由基壽命更長的活性氧物質，但是在生理條件下，其壽命也僅為10ms。此外，活性氧物質之間還會發(fā)生級聯(lián)反應，化學行為復雜。因此，生物體系中活性氧的選擇性測定比較困難。目前，發(fā)展最為迅速的是熒光分析法，主要是基于熒光團發(fā)生氧化反應后熒光信號的變化來進行測定。當活性氧的氧化性差

2、別不大時，很難實現(xiàn)對某一種活性氧的選擇性識別和反應。與熒光分析法相比，化學發(fā)光分析法最顯著的優(yōu)勢是無需激發(fā)光源，從而能夠有效避免背景干擾。本論文基于過氧亞硝酸鹽體系的化學發(fā)光行為，開發(fā)了新型過氧亞硝酸鹽納米發(fā)光探針，包括蒙脫土納米片、半導體量子點和碳點。本論文使用靜態(tài)注射化學發(fā)光分析方法，實現(xiàn)了活細胞內過氧亞硝酸鹽的高選擇性、高靈敏測定。此外，設計合成了對活性氧高穩(wěn)定的熒光金量子點，有望解決納米發(fā)光探針易被活性氧氧化導致發(fā)光猝滅、靈敏度

3、降低的問題，對構建專一性活性氧發(fā)光探針具有指導意義。論文主要研究內容如下:
　　(1)開發(fā)了一種新型的納米催化劑—蒙脫土納米片，用于增敏過氧亞硝酸鹽的超微弱化學發(fā)光。將蒙脫土納米顆粒分散在水介質中，通過攪拌獲得蒙脫土納米片，考察了其對過氧亞硝酸鹽體系化學發(fā)光的影響。研究表明，蒙脫土納米片能夠顯著增強過氧亞硝酸鹽體系的化學發(fā)光。采用透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡等測試方法對蒙脫土納米片的形貌進行了表征，并通過活性氧捕獲劑、電子自旋共振

4、、化學發(fā)光光譜對反應中間體和發(fā)光體進行確認，推測了蒙脫土納米片增敏化學發(fā)光的機理。在堿性條件下，蒙脫土納米片結構中的鐵物種能夠催化過氧化氫分解，產生羥基自由基，進而與過氧亞硝酸鹽反應生成單線態(tài)氧，當其回到三線態(tài)時產生較強的化學發(fā)光。
　　(2)基于活性氧誘導半導體量子點的直接化學發(fā)光行為，構建了一種選擇性測定過氧亞硝酸鹽的化學發(fā)光探針。由于過氧亞硝酸鹽在生理條件下能夠分解同時產生氧化性自由基羥基自由基和還原性自由基超氧陰離子自由基

5、，羥基自由基能夠具有向量子點注入空穴的能力，超氧陰離子則具有向量子點注入電子的能力，最終通過電子轉移湮滅的機制產生化學發(fā)光。在一系列活性氧中，該探針對過氧亞硝酸鹽顯示出很好的選擇性。采用該探針測定過氧亞硝酸鹽，線性范圍為0.46～46μM，檢出限為0.1μM(S/N=3)。通過測定活細胞中的外源性過氧亞硝酸鹽，對該探針的實用性進行考察，其測定結果與理論值基本一致。
　　(3)基于碳點表面態(tài)發(fā)光機制，構建了一種高靈敏度的過氧亞硝酸鹽

6、化學發(fā)光探針。采用微波法，通過改變合成前體檸檬酸和尿素的比例，對碳點的表面態(tài)發(fā)光進行了調控。通過傅里葉變換紅外光譜和X-射線光電子能譜對碳點的表面官能團進行表征。研究表明，碳點的表面態(tài)發(fā)光主要來源于表面的C-O基團。隨著C-O含量增加，碳點對過氧亞硝酸鹽的化學發(fā)光響應逐漸增強。通過循環(huán)伏安測試對碳點的能級進行評估，探討了碳點對過氧亞硝酸鹽的響應機理。利用該探針測定過氧亞硝酸鹽的線性范圍為0.01～3.0μM，檢出限為5.0nM（S/N=

7、3）。該探針表現(xiàn)出很好的生物相容性和低毒性，被成功應用于測定活細胞中外源性和內源性過氧亞硝酸鹽。使用該化學發(fā)光探針測定活細胞內的過氧亞硝酸鹽操作簡單、選擇性好、靈敏度高。
　　(4)通過改變表面配體的結構，設計合成了一種穩(wěn)定的紅色熒光金量子點，并作為熒光標記物用于高活性氧和長時間細胞標記成像。將牛血清蛋白為配體的藍色熒光金量子點與二氫硫辛酸為配體的紅色熒光金量子點通過碳二亞胺偶聯(lián)法結合在一起，形成新的金量子點。一方面，通過熒光共振