本文關(guān)鍵詞：基于石墨烯量子點(diǎn)熒光傳感器的應(yīng)用研究

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【摘要】：近年來,新型納米材料發(fā)展迅速,越來越引起人們的廣泛關(guān)注。納米材料由于具有優(yōu)越的物理、化學(xué)特性。生物傳感器具有良好的選擇性和靈敏度,并且能在復(fù)雜的環(huán)境中靈敏檢測。將新型納米材料和生物傳感器結(jié)合后,可以給很多的信號轉(zhuǎn)換技術(shù)開拓了道路。近幾年來,熒光生物傳感器是發(fā)展迅速且研究范圍較廣的生物傳感器之一。隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對待測物檢測的要求不斷提高,人們迫切需求提高生物傳感器的選擇性和靈敏度。其中,靈敏度是衡量熒光傳感器性能的重要指標(biāo)之一,提高傳感器靈敏度的方法主要有兩種,一種是利用新型納米材料制備傳感器實現(xiàn)檢測信號的放大,另一種是采用猝滅劑的高猝滅效率實現(xiàn)背景信號的降低。在廣泛查閱有關(guān)利用新型納米材料信號放大技術(shù)檢測各種目標(biāo)生物分子如癌癥標(biāo)志物子、核酸、抗生素等相關(guān)文獻(xiàn)后,本論文通過制備新型納米材料實現(xiàn)檢測信號放大,采用猝滅劑的高猝滅效率實現(xiàn)背景信號的降低。主要內(nèi)容如下:(1)在氧化石墨烯量子點(diǎn)@銀(GQDs@Ag)納米晶體的基礎(chǔ)上,我們制備了一種超靈敏檢測前列腺特異性抗原(PSA)的熒光免疫傳感器。該熒光免疫傳感器創(chuàng)新之處在于,GQDs@Ag探針中包覆大量的GQDs,這使得探針與目標(biāo)分析物之比顯著增加,從而使熒光信號增強(qiáng)。通過加入過氧化氫(H2O_2)將銀殼氧化后,包覆的GQDs被釋放出來,整個實驗過程中H2O_2對熒光的影響很小。我們在三明治夾心結(jié)構(gòu)反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,對超靈敏檢測PSA的探針進(jìn)行檢測。此免疫傳感器的特別之處還在于,用磁珠(MBs)固定抗PSA抗體(Ab_1),即MBs作為一種分離捕捉探針,GQDs@Ag與二抗(Ab_2)結(jié)合后用作免疫傳感探針。我們新制備的免疫傳感器在PSA濃度介于1 pg/mL至20 ng/mL時,熒光強(qiáng)度與PSA濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢測下限為0.3 pg/mL。另外,此免疫傳感器在人體血清樣品中應(yīng)用的結(jié)果令人滿意,這證明該免疫傳感器在實際應(yīng)用中具有很大的前景。該方法為GQDs在免疫傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一種思路,而且在其他領(lǐng)域中GQDs也具有巨大的應(yīng)用前景。(2)基于納米顆粒作為熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)探針,我們制備了一種無需使用熒光基團(tuán)作為供體和受體的高靈敏熒光探針。該熒光探針創(chuàng)新之處在于,當(dāng)目標(biāo)物出現(xiàn)時,發(fā)生DNA斷裂,這使石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)的熒光信號表現(xiàn)出“turn-on”模式,根據(jù)GQDs熒光信號進(jìn)行定量分析。特別指出的是,氨基化二氧化硅球(SiO_2 NPs)最初與GQDs形成發(fā)光的SiO_2/GQDs納米復(fù)合材料,隨后加入納米金(Au NPs)功能化DNA的復(fù)合物(Au NPs DNA),以形成SiO_2/GQDs DNA Au NPs。由于GQDs與Au NPs之間發(fā)生FRET,Au NPs猝滅GQDs熒光信號。當(dāng)博萊霉素(BLM)作為一種模型目標(biāo)物與探針反應(yīng)后,GQDs的熒光信號會因為在BLM·Fe(II)的作用下斷裂DNA,使得Au NPs遠(yuǎn)離SiO_2/GQDs表面而得到熒光恢復(fù)。我們新制備的熒光探針在BLM濃度介于0.5nM至1μM時,熒光強(qiáng)度與BLM濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢測下限為0.2 nM。另外,此探針在人體血清樣品中應(yīng)用的結(jié)果令人滿意,這證明該探針在實際應(yīng)用中具有很大的前景。這種方法為GQDs在FRET生物傳感應(yīng)用領(lǐng)域中提供了一種思全新的路,并可以通過替換GQDs和Au NPs之間的DNA潛在地擴(kuò)展到其它類似的應(yīng)用領(lǐng)域。(3)采用一步水熱法利用胖大海芯作為碳源制備了一種熒光碳點(diǎn)(CDs),其中制備碳點(diǎn)的量子產(chǎn)率為6.9%。設(shè)計了一種基于二氧化錳(MnO_2)納米片和CDs的熒光探針并用于檢測堿性磷酸酶(ALP)。利用MnO_2納米片和CDs之間的靜電作用,CDs吸附到MnO_2納米片表面,CDs的熒光信號被有效地猝滅。加入ALP后,ALP可以催化水解AAP得到AA,AA可以將MnO_2還原成Mn2+,使得體系的熒光信號恢復(fù)。我們新制備的熒光探針在ALP濃度介于1 U/L至100 U/L時,熒光強(qiáng)度與ALP濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢測下限為0.4 U/L。另外,此探針在人體血清樣品中應(yīng)用的結(jié)果令人滿意,這證明該探針在實際應(yīng)用中具有很大的前景。
【關(guān)鍵詞】：納米材料 熒光生物傳感器 石墨烯量子點(diǎn) 納米金 二氧化硅球 前列腺抗原 核酸 碳點(diǎn) 博萊霉素
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1 生物傳感器9-11
• 1.1 免疫傳感器9-10
• 1.2 電化學(xué)傳感器10
• 1.3 光化學(xué)傳感器10-11
• 2 納米材料11-12
• 2.1 納米材料的分類11
• 2.2 納米材料在生物傳感器的應(yīng)用11-12
• 3 生物標(biāo)志物12-13
• 3.1 癌癥標(biāo)志物應(yīng)用于早期檢測12
• 3.2 癌癥標(biāo)志物的檢測方法12-13
• 4 本文構(gòu)思及主要內(nèi)容13-14
• 第二章 氧化石墨烯量子點(diǎn)@銀核-殼納米晶體作為turn-on熒光納米探針對前列腺特異性抗原的超靈敏檢測14-24
• 1 引言14-15
• 2 實驗部分15-17
• 2.1 儀器和試劑15-16
• 2.2 GQDs@Ag的合成16
• 2.3 免疫傳感器的制備（GQDs@Ag-Ab_2）16
• 2.4 捕獲探針的制備（MBs-Ab_1）16
• 2.5 免疫反應(yīng)16-17
• 3 結(jié)果與討論17-23
• 3.1 傳感機(jī)理17-18
• 3.2 GQDs@ Ag的表征18-19
• 3.3 GQDs@ Ag免疫傳感過程的表征19-20
• 3.4 檢測條件的優(yōu)化20
• 3.5 免疫傳感器性能分析20-22
• 3.6 血清樣本中的應(yīng)用分析22-23
• 4 結(jié)論23-24
• 第三章 基于FRET原理DNA斷裂檢測博萊霉素24-36
• 1 引言24-25
• 2 實驗部分25-27
• 2.1 儀器和試劑25-26
• 2.2 Au NPs功能化DNA的制備（Au NPs-DNA）26
• 2.3 合成SiO_2/GQDs-DNA-Au NPs復(fù)合物26
• 2.4 BLMs的檢測26-27
• 3 結(jié)果與討論27-34
• 3.1 實驗原理27
• 3.2 合成的納米粒子的表征27-29
• 3.3 生物傳感過程的表征29-31
• 3.4 檢測條件的優(yōu)化31-32
• 3.5 BLM的檢測性能32-34
• 3.6 血清樣本中的應(yīng)用分析34
• 4 結(jié)論34-36
• 第四章 基于胖大海制備碳點(diǎn)用于堿性磷酸酶的檢測36-44
• 1 引言36
• 2 實驗部分36-38
• 2.1 儀器和試劑36-37
• 2.2 CDs的制備37
• 2.3 膠狀二氧化錳納米片的制備37
• 2.4 CDs-MnO_2納米復(fù)合材料的制備37
• 2.5 ALP的檢測37-38
• 3 結(jié)果與討論38-43
• 3.1 實驗原理38
• 3.2 實驗條件的優(yōu)化38-41
• 3.2.1 合成納米粒子的表征38-39
• 3.2.2 生物傳感過程的表征39-40
• 3.2.3 實驗條件的優(yōu)化的優(yōu)化40-41
• 3.3 針對ALP的性能檢測41-42
• 3.4 在血清樣本分析中的實際分析42-43
• 4 結(jié)論43-44
• 結(jié)論44-45
• 參考文獻(xiàn)45-55
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文55-56
• 致謝56

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1 季雷華;高素蓮;張斌;;量子點(diǎn)的合成、毒理學(xué)及其應(yīng)用[J];環(huán)境化學(xué);2008年05期

2 王富;劉春艷;;發(fā)光碳量子點(diǎn)的合成及應(yīng)用[J];影像科學(xué)與光化學(xué);2011年04期

3 伊魁宇;王猛;邵明云;;量子點(diǎn)作為離子探針的分析應(yīng)用[J];廣州化工;2012年11期

4 羅慧;李曦;方婷婷;劉鵬;;量子點(diǎn)的毒性研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2013年19期

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6 ;“量子點(diǎn)”晶體將推動部分物理工藝的進(jìn)步[J];光機(jī)電信息;2002年10期

7 徐萬幫;汪勇先;許榮輝;尹端l，

本文編號：894133