基于功能化碳納米管的生化分析新方法及腫瘤細(xì)胞靶向殺傷新體系研究.pdf

1、碳納米管自1991年被發(fā)現(xiàn)以來，其獨特的結(jié)構(gòu)、電學(xué)和機(jī)械性能引起了人們的廣泛關(guān)注。碳納米管的發(fā)現(xiàn)開辟了納米技術(shù)和材料科學(xué)的一個新時代，人們在不斷開發(fā)這一新型材料的合成、分離、純化等途徑的同時，也在努力挖掘著其潛在的應(yīng)用價值。碳納米管巨大的比表面積，獨特的空腔結(jié)構(gòu)使其在分離領(lǐng)域嶄露頭腳；生物分子功能化的碳納米管更顯示了其在藥物輸送及靶向治療領(lǐng)域十分誘人的應(yīng)用前景。本論文正是基于以上研究背景，圍繞如何將碳納米管應(yīng)用到分離分析研究的重要發(fā)展前

2、沿之一的芯片電泳技術(shù)中，開展了芯片電泳手性分離分析的相關(guān)新方法研究；圍繞如何進(jìn)一步將碳納米管應(yīng)用到生命體系，開展了碳納米管的細(xì)胞載體功能及其在靶向癌細(xì)胞殺傷中的探索研究工作。論文工作具有較強的原始創(chuàng)新性，實現(xiàn)了納米技術(shù)、微全分析技術(shù)和生命科學(xué)等領(lǐng)域的多學(xué)科交叉。具體內(nèi)容如下： 第一章在對碳納米管的結(jié)構(gòu)作簡要介紹后，總結(jié)概括了碳納米管的生物分子功能化方法，并就其在生物傳感器、分離分析及活的生命體系領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展作了綜述。最后在此

3、基礎(chǔ)上提出了本論文的研究思路和創(chuàng)新點。 第二章用涂層法制備了單壁碳納米管修飾電極，研究了該電極對色氨酸的電催化作用。在0.1 M的鄰苯二甲酸氫鉀.鹽酸(pH 2.5)緩沖溶液中，色氨酸的氧化峰電位由裸玻碳電極上的0.95 V負(fù)移至修飾電極上的0.84 V，而且在修飾電極上色氨酸的氧化峰電流顯著增加。色氨酸濃度在1.2×10<'-6>3.0×10<'-4> M濃度范圍內(nèi)，其峰電流與濃度呈線性關(guān)系，檢測限為2.5×10<'-7>M。

4、該修飾電極穩(wěn)定性好，在一定條件下可應(yīng)用于對色氨酸的分析測試中。 第三章工作是基于高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片上開展的手性分離新方法研究。首先，將羧基化單壁碳納米管共價結(jié)合上牛血清蛋白(BSA)手性拆分試劑，再將其修飾在硅羥基化后的PMMA芯片通道表面作為手性固定相，用于L/D色氨酸異構(gòu)體的手性拆分。當(dāng)芯片通道長為32 mm時，該方法能在70秒內(nèi)實現(xiàn)色氨酸異構(gòu)體的分離，所得分離度約為1.35。工作中，采用芯片電泳(M

5、CE)聯(lián)合激光誘導(dǎo)熒光(LIF)實驗證明了固定相在芯片通道內(nèi)能長久穩(wěn)定存在，同時考察了影響手性分離的各種條件。在最優(yōu)化條件下，實驗結(jié)果表明該方法有較好的重現(xiàn)性。此處所提出的這種策略可望應(yīng)用于那些需要在芯片通道內(nèi)進(jìn)行修飾的研究，如酶反應(yīng)器和免疫分析或其它一些高通量分析等領(lǐng)域。第四章工作圍繞功能化碳納米管的細(xì)胞運載功能展開。采用具有細(xì)胞載體功能的碳納米管攜帶上毒素蛋白中的“彈頭”——蓖麻毒素A鏈(RTA)，旨在考察碳納米管攜帶毒素蛋白的能力

6、，同時考察攜帶進(jìn)細(xì)胞的RTA生物活性保持情況。共聚焦熒光顯微鏡結(jié)果顯示，多壁碳納米管(MWNT)是一種簡單有效的RTA的載體，流式細(xì)胞儀結(jié)果表明，攜帶進(jìn)細(xì)胞的毒素蛋白保持了很強的生物活性，眾多細(xì)胞株都有較高的死亡率。工作中對影響細(xì)胞死亡率的條件，如孵育時間，毒素蛋白濃度等進(jìn)行了深入細(xì)致的考察。另外，本工作中使MWNT結(jié)合上毒素蛋白的同時結(jié)合上HER-2抗體蛋白，考察了這一多重修飾的碳納米材料對HER-2受體過量表達(dá)的人乳腺癌細(xì)胞MDA-