生物大分子與環(huán)境生物微粒的光學(xué)信息解析及應(yīng)用.pdf

1、本文主要以吸收、熒光、散射等表征方法對生物大分子和生物微粒進行定性和定量表征，對產(chǎn)生的光譜信號的本質(zhì)和機理進行了解析，從中獲取有用的信息，為其在臨床、生化、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論和實驗依據(jù)。 熒光信號總是伴有散射信號，在熒光分析中光散射常常被認為是干擾信號。為了研究在熒光分光測定時光散射和熒光之間的聯(lián)系，我們在實驗中觀察到，具有熒光的分子，特別是一些具有很小Stokes位移或激發(fā)和發(fā)射光譜重疊的有機小分子(OSMs)，其熒光光

2、度計測定的共振光散射信號中常含有熒光信號。考慮到OSMs作為結(jié)合客體在探測生物大分子和環(huán)境中受體的重要作用，本文使用偶氮染料木質(zhì)素桃紅(LigninPink，LP)為例，討論了通過同步掃描熒光分光光度計的激發(fā)和發(fā)射單色器所獲得的有機染料小分子的光散射和熒光發(fā)射性質(zhì)。表明LP有四個發(fā)射峰，表現(xiàn)出不同的特征；其中282.0nm，346.0nm處的峰歸屬為共振光散射增強峰，而420.0nm和570nm處的信號是由散射和熒光共同組成的。紫外可見

3、分光光度法(UV-vis)和動態(tài)光散射(DLS)測定顯示LP沒有聚集的趨勢，而其強的RLS信號應(yīng)該來自于LP在水溶液中大的水合直徑。該研究為了解有機染料小分子的光發(fā)射信號與分子結(jié)構(gòu)、功能的關(guān)系，及作為探針分子與生物大分子相互作用的研究具有一定的指導(dǎo)意義。 研究了木質(zhì)素桃紅與蛋白質(zhì)相互作用的共振光散射特征。在酸性條件下，LP與蛋白質(zhì)結(jié)合后產(chǎn)生增強的共振光散射信號，最大散射峰位于282.0nm，346.0nm，420.0nm以及57

4、0.0nm處，且RLS增強程度與蛋白質(zhì)濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。對BSA和HAS的檢出限(3σ)分別為39.0ng/mL和22.3ng/mL。在此基礎(chǔ)上建立了一個新的測定蛋白質(zhì)的RLS法，方法簡便、迅速，成功用于尿樣中蛋白質(zhì)的測定。 針對生物微粒的大小、形態(tài)、剛性、折光指數(shù)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，本文應(yīng)用了光散射(包括共振光散射、偏振散射及動態(tài)光散射等)分析技術(shù)，對細菌、細胞等生物微粒進行了研究； 1)在波長308.0nm處，光

5、散射強度(△ILS)與啤酒酵母(S.cerevisiae)濃度在2.0×104-2.0×106cells/mL范圍內(nèi)成線性關(guān)系，檢出限(3σ)為4.94×102cells/mL。根據(jù)標準曲線可快速得知培養(yǎng)液中的酵母含量，并與血球計數(shù)法進行對照，結(jié)果一致。為酵母菌的研究提供了一種靈敏、簡便、快速的光譜檢測和表征方法。 2)對懸浮于非吸收介質(zhì)中的8種細胞微粒即釀酒酵母(S.cerevisiae)，非洲粟酒裂殖酵母(S.pomb)，金

6、黃色葡萄球菌(S.aureus)，大腸桿菌(E.coliDH5α和E.coliBL-21)，枯草芽孢桿菌(B.subtilis)，蘇云金芽孢桿菌(B.thuringiensis)以及巨大芽孢桿菌(B.megaterium)所表現(xiàn)的散射和偏振散射信息進行了解析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)偏振光散射法能夠提供與細胞大小、形狀、折射指數(shù)以及細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)等有關(guān)的指紋圖譜，能夠?qū)ι镂⒘＿M行表征、識別、群的區(qū)分以及定量測定。 使用水溶性的CdSQDs作

7、為熒光標記物，通過共價結(jié)合使得IgG固定于量子點的表面，從而得到親和探針I(yè)gG-CdS復(fù)合物，可用于測定人體致病菌-金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus，S.aureus)。金黃色葡萄球菌能夠產(chǎn)生與細胞壁表面結(jié)合的分子量為42-kDa的蛋白A(SpA)，蛋白A能選擇性的結(jié)合到免疫球蛋白特別是IgG分子的Fc區(qū)域。基于IgG特異性的識別SpA，我們設(shè)計了以IgG修飾的CdSQDs作為識別探針來檢測具有IgG結(jié)合位點的S