分子印跡與納米修飾技術在生物、藥物分子識別與檢測中的應用基礎研究.pdf

1、本論文在修飾電極技術和分子印跡技術的基礎上，利用新型的納米復合材料，對某些生物小分子、蛋白大分子和藥物分子的識別與檢測進行了深入細致的研究。論文分兩個部分展開，一部分通過修飾電極對生物和藥物小分子進行分析檢測;另一部分通過合成分子印跡材料對蛋白質(zhì)大分子進行識別。
　　生物體液中抗壞血酸、多巴胺、尿酸和色氨酸等生物小分子常常共存?？箟难嵊纸芯S生素C，具有抗氧化的作用，可以預防和治療感冒、感染、精神病、敗血癥、癌癥和艾滋病等。多巴胺

2、含量不足易引發(fā)精神分裂癥和帕金森氏癥等精神疾病。尿酸不足易引發(fā)通風，高尿酸血癥和萊施.奈恩二氏癥等疾病。色氨酸是一種重要的氨基酸，作為營養(yǎng)劑，在維持人的體重和生長方面具有重要作用，而且色氨酸代謝不正常時還可能引起精神分裂癥。普萘洛爾又叫心得安，是一種β受體阻斷劑，可治療心律失常、心絞痛、高血壓等。因此，發(fā)展簡單有效的方法來測定它們的含量具有非常重要的生物以及臨床意義。由于電化學方法具有簡單、靈敏、快速和成本低的優(yōu)點受到了人們的關注。但是

3、待測小分子在常規(guī)電極上往往具有很相近的氧化電位且其氧化產(chǎn)物會帶來污染效應，選擇性和重現(xiàn)性很差。因此我們采用新型納米復合材料修飾電極，能夠避免相互之間的干擾，且提高了響應信號和檢測靈敏度，具有非常重要的理論和實際意義。
　　論文的后半部分在分子印跡的基礎上針對生物大分子的識別進行了探討。生物大分子是構成生命的基礎物質(zhì)，它們在體內(nèi)的運動和變化體現(xiàn)著重要的生命功能，所以對生物大分子的識別具有重要的生命意義。分子印跡技術是模擬自然界所存在

4、的分子識別作用，如酶與底物、抗體與抗原等，以目標分子為模板合成具有特殊分子識別功能的印跡高分子聚合物的一種技術。傳統(tǒng)方法制備的分子印跡材料外形不規(guī)則，粒徑分布不均勻，且印跡位點很多都包埋在材料中，增加了傳質(zhì)阻力，從而使分子印跡技術的應用受到限制。表面分子印跡技術使得印跡位點位于材料的表面，材料顆粒均勻，更利于此技術在生物大分子方面的應用。
　　論文的具體內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　第一章闡述了該課題的理論和實際意義。對新型納

5、米材料、化學修飾電極和分子印跡技術的基本原理、研究現(xiàn)狀、應用領域和發(fā)展前景做了詳細的概述，闡述了生物分子和藥物分子的研究意義，在此基礎上提出了本論文的研究設想，即利用新型的納米復合材料結(jié)合電化學方法和分子印跡技術，實現(xiàn)對生物和藥物分子的識別與檢測。
　　第二章鹽酸普萘洛爾分子印跡電化學傳感器的制備與研究:以鹽酸普萘洛爾為目標模板分子，以多巴胺作為單體，通過電聚合的方法，在多壁碳納米管修飾的玻碳電極表面制備了對目標分子有特異響應的分

6、子印跡電化學傳感器。利用掃描電子顯微鏡、循環(huán)伏安法和差示脈沖伏安法等對該傳感器的表面形貌及性能進行了表征，并且優(yōu)化了檢測條件，研究了印跡傳感器對模板分子及其結(jié)構類似物的選擇性響應。結(jié)果表明，該傳感器具有較好的選擇性響應，而且碳納米管的存在大大提高了該傳感器的靈敏度。鹽酸普萘洛爾的濃度在0.20μmol/L～100μmol/L范圍內(nèi)與峰電流呈良好的線性關系，檢測限為2.53×10-8 mol/L(S/N=3)。同時，該傳感器還具有良好的穩(wěn)

7、定性和重現(xiàn)性。將這種方法應用于藥片中鹽酸普萘洛爾含量的測定，回收率為97.3～104.0％，通過與中國藥典推薦的UV方法相比較，證實本方法是可信的。
　　第三章磁性蛋白質(zhì)分子印跡聚合物的制備與應用:合成了BSA的磁性分子印跡聚合微球，對比了未包裹硅烷的磁球與包裹硅烷的磁球在分子印跡方面的不同。未包裹硅烷的磁球很難在表面印跡聚合，得到的是裸露磁球，在酸洗脫過程中也容易溶解。將四氧化三鐵表面包覆硅烷后，既便于形成分子印跡聚合微球，又比

8、較穩(wěn)定，不會被洗脫劑溶解。這種分子印跡磁性微球既便于分離，又對目標蛋白具有一定的識別能力，在競爭實驗中對模板蛋白質(zhì)的吸附明顯優(yōu)于非模板分子。
　　第四章利用微流控芯片技術與分子印跡技術相結(jié)合，對蛋白分子識別與檢測做了初步探索。實驗思路如下:在芯片通道內(nèi)制備分子印跡膜，用辣根過氧化物酶標記的蛋白分子占據(jù)識別位點，當溶液中有目標分子時，將替換固定在通道內(nèi)的酶標記的分子，通過酶催化底物產(chǎn)生的電化學信號反映目標蛋白的量。
　　第五章

9、多壁碳納米管復合石墨烯用于抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)和色氨酸(TRP)的同時檢測研究:首先以分子篩MCM-22作為催化劑和模板，合成石墨烯(TGS)，相對于化學還原法合成的石墨烯(RGS)，模板法合成的石墨烯具有更大的比表面積和更強的導電性。多壁碳納米管與石墨烯在超聲條件下通過Π-Π堆積形成MWNTs/TGS復合物，此復合物修飾的玻碳電極可以同時檢測AA、DA、UA和TRP。相比于MWNTs、TGS和MWNTs/RG

10、S修飾的玻碳電極，MWNTs/TGS顯示了更高的催化活性和更好的選擇性。掃描電子顯微鏡、循環(huán)伏安法和差示脈沖伏安法等對該修飾電極的表面形貌及電化學性能進行了表征，并且優(yōu)化了檢測條件。在最佳條件下，同時檢測AA、DA、UA和TRP的線性范圍分別為0.1 mM～6 mM，0.3μmol/L～10μmol/L，5μmol/L～100μmol/L和0.3 mmol/L～1 mmol/L,5μmol/L～30μmol/L和60μmol/L～500

11、μmol/L,檢測限分別是18.28μmol/L，0.06μmol/L，0.93μmol/L，0.87μmol/L(S/N=3)。該修飾電極具有很好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，抗干擾能力也比較強。
　　第六章在玻碳電極表面通過修飾MnO2/GS/MWCNT復合材料成功構建了過氧化氫傳感器，在無酶條件下，對過氧化氫具有較高的電催化活性。復合材料的優(yōu)良性能有望應用于其他化學或生物檢測中。
　　第七章對全文進行了總結(jié)，客觀地評價了所取得的研