本文選題：納米材料 + 金納米顆粒�。� 參考：《湖南大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：近年來(lái),納米技術(shù)已經(jīng)成為分析化學(xué)學(xué)科中最前沿的技術(shù)手段之一,多種納米材料,如納米顆粒、納米線、納米管、納米棒、納米復(fù)合物和半導(dǎo)體量子點(diǎn)等,均在生物分析中得到廣泛應(yīng)用。納米材料由于其尺寸小(一般在1-100 nm范圍內(nèi)),比表面積大,因此表現(xiàn)出與體材料截然不同的光電性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì),如表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等,在構(gòu)建新型化學(xué)生物傳感器方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。其中,金納米材料由于具有合成簡(jiǎn)單方便,穩(wěn)定性好,易于修飾,表面等離子共振波長(zhǎng)可調(diào)等優(yōu)良性質(zhì),在過(guò)去二十年里,受到了科研工作者們的重點(diǎn)關(guān)注,并廣泛地應(yīng)用于生化分析傳感領(lǐng)域。金納米材料的引入,不僅使得分析傳感在選擇性、靈敏度及重現(xiàn)性等方面得到了極大的改善,還因此發(fā)展了許多分析傳感的新原理及新方法�；谝陨峡紤],本文開(kāi)發(fā)了一系列基于新型金納米材料的生化分析傳感體系,用于與人類健康息息相關(guān)的血糖、小分子、酶活性等方面的檢測(cè)。本文的要點(diǎn)歸納如下:(1)發(fā)展了一種基于羥基自由基(·OH)氧化蝕刻行為的新型快速調(diào)控金納米棒尺寸大小的方法。高濃度的雙氧水(H2O2)可以直接氧化蝕刻金納米棒,而羥基自由基的氧化性又遠(yuǎn)強(qiáng)于H2O2,因此,通過(guò)在對(duì)金納米棒的氧化蝕刻反應(yīng)中引入·OH,可以大大加快蝕刻速度。研究發(fā)現(xiàn),10 m M和1 m M的H2O2直接氧化蝕刻金納米棒分別需要12 h或者更長(zhǎng)時(shí)間,而通過(guò)Fenton反應(yīng)產(chǎn)生的·OH則只需要幾十分鐘至幾個(gè)小時(shí)即可,大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間和成本。通過(guò)此方法,任意尺寸的金納米棒都可以通過(guò)氧化蝕刻更大尺寸的金納米棒而獲得,且尺寸分布窄,避免了金納米棒尺寸的批次差異性問(wèn)題。而且,該方法反應(yīng)條件溫和,無(wú)需加熱。(2)開(kāi)發(fā)了一種基于葡萄糖氧化酶(GOx)調(diào)控的金納米棒氧化蝕刻的等離子體血糖傳感器。該傳感器利用葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化產(chǎn)生H2O2,再經(jīng)Fenton反應(yīng)生成的·OH來(lái)氧化蝕刻金納米棒,根據(jù)金納米棒縱向表面等離子共振峰的偏移程度以及顏色的變化,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄糖的可視化檢測(cè)。該分析方法的線性范圍為0.1 1 m M,檢測(cè)限為0.1 m M。通過(guò)提高Fenton試劑的濃度,可以將檢測(cè)時(shí)間縮短到15 min,檢測(cè)的線性范圍變?yōu)? 8 m M,檢測(cè)限為1 m M。此時(shí),人體正常的血糖濃度正好落在這個(gè)線性范圍內(nèi),同時(shí)提高了檢測(cè)速度和對(duì)血糖檢測(cè)的簡(jiǎn)便程度,可直接用于血糖的分析。而且,該傳感器具有很好的選擇性,避免了傳統(tǒng)電化學(xué)檢測(cè)葡萄糖方法中遇到的干擾問(wèn)題。此外,本傳感器還被進(jìn)一步用于人體血清實(shí)際樣品的血糖分析,并與商業(yè)化的方法進(jìn)行了結(jié)果比對(duì),相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2%左右,具有很高的精準(zhǔn)度。(3)設(shè)計(jì)了一種基于金納米顆粒(Au NPs)信號(hào)放大作用的無(wú)標(biāo)記型電化學(xué)方法用于高靈敏檢測(cè)ATP。利用ATP與含有其核酸適體的目標(biāo)響應(yīng)DNA(TRDNA)之間的特異性結(jié)合,使得TRDNA與固定在電極表面的錨定DNA(ADNA)解鏈而遠(yuǎn)離電極表面,此時(shí)功能化修飾Au NPs的報(bào)告DNA(RDNA-Au NPs)則與ADNA互補(bǔ)雜交從而連接到電極表面。由于DNA-Au NPs帶有大量的負(fù)電荷,電活性物質(zhì)Ru Hex便可通過(guò)靜電作用吸附在RDNA上,因此可通過(guò)電化學(xué)計(jì)時(shí)電量法用于檢測(cè)ATP。研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)引入Au NPs,該方法的靈敏度明顯提高,并且具有很寬的線性范圍(1 n M 1×107 n M)和較低的檢測(cè)限(0.2 n M),比之前文獻(xiàn)報(bào)道的許多基于核酸放大方法的適體傳感器的檢測(cè)限低2個(gè)數(shù)量級(jí)左右。此外,基于同樣的傳感方法,對(duì)DNA序列進(jìn)行適當(dāng)改變并選擇合適的核酸適體,該方法可擴(kuò)展到對(duì)其他小分子物質(zhì)的檢測(cè),是一種潛在的通用型的小分子檢測(cè)方法。(4)構(gòu)建了一種基于Au NPs與增強(qiáng)型綠色熒光蛋白(EGFP)之間FRET的熒光分析方法用于凝血酶活性的無(wú)標(biāo)記檢測(cè)。N端帶有凝血酶酶切位點(diǎn)和組氨酸標(biāo)簽的EGFP可以通過(guò)His-Au的配位作用吸附到Au NPs表面,并發(fā)生FRET導(dǎo)致其熒光淬滅。當(dāng)凝血酶存在時(shí),凝血酶會(huì)特異性切斷EGFP與組氨酸標(biāo)簽之間的酶切位點(diǎn),使EGFP與His-tag分離,從而遠(yuǎn)離Au NPs表面,熒光強(qiáng)度依然保持在較高水平。因此,根據(jù)這種熒光強(qiáng)度的變化可以用于凝血酶活性的分析。研究發(fā)現(xiàn),該方法分別對(duì)0.1 U/m L 1 U/m L與0.005 U/m L 0.05 U/m L的凝血酶有線性響應(yīng),最低可檢測(cè)濃度為0.005 U/m L。此外,本方法還進(jìn)一步應(yīng)用到凝血酶的抑制劑水蛭素的分析,并估算得出其半抑制濃度IC50值為1.38 n M。(5)開(kāi)發(fā)了一種新型的“turn on”模式熒光分析方法用于過(guò)氧化氫的高靈敏檢測(cè)。在本方法中,由于靜電及熒光共振能量轉(zhuǎn)移的作用,陽(yáng)離子共軛聚合物(CCP)的熒光能夠被Ag NPs有效淬滅,而Ag NPs又能被H2O2氧化蝕刻,從而使得CCP的熒光恢復(fù),此時(shí)CCP熒光信號(hào)強(qiáng)度與H2O2的濃度直接相關(guān),且在0.1 1 m M濃度范圍內(nèi)呈線性關(guān)系,最小可檢測(cè)濃度為0.1 m M。此外,該方法還進(jìn)一步應(yīng)用于諸如醫(yī)用過(guò)氧化氫消毒液、自來(lái)水以及山泉水等實(shí)際樣品中過(guò)氧化氫的定量檢測(cè),具有一定的實(shí)用性。
[Abstract]:In recent years , nano - materials have become one of the most advanced techniques in analytical chemistry , and many nano - materials such as nano - particles , nanowires , nanotubes , nanorods , nanocomposites and semiconductor quantum dots have been widely used in biological analysis . 璇ユ柟娉曞弽搴旀潯浠舵俯鍜，

本文編號(hào)：1788978