發(fā)布時間：2017-09-26 02:24

  本文關(guān)鍵詞：低毒水溶性量子點與HSA相互作用機制及其分析應用研究

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【摘要】：近年來,低毒水溶性量子點具有優(yōu)越的熒光性能、較好的生物相容性,在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有廣泛的應用,但其廣泛應用的背后可能會給生物體帶來潛在的生物毒性效應。目前對低毒水溶性量子點的毒性研究僅局限于細胞和體內(nèi)研究,從分子水平上研究這些量子點與人血清白蛋白(Human serum albumin,HSA)相互作用機制的報道還很少,對于它們分子水平上的生物毒性作用機制還不是很清楚。因此,急需用熱力學和動力學的方法研究這些量子點與HSA的相互作用機制。本論文從分子水平上系統(tǒng)研究了Zn摻雜CdTe量子點(CdTe:Zn~(2+)quantum dots,CdTe:Zn~(2+)QDs)、InP/ZnS量子點(InP/ZnS quantum dots,InP/ZnS QDs)、碳點(Carbon dots,CDs)、石墨烯量子點(Graphene quantum dots,GQDs)分別與HSA的相互作用機制。此外,還探討了它們在分析領(lǐng)域的檢測應用。本論文共分為六章:第一章,低毒水溶性量子點和HSA的概述。重點介紹了低毒水溶性量子點的性質(zhì)、生物應用和生物效應研究概況。第二章,不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點與HSA相互作用機制研究。本章利用多種光譜方法從分子水平上系統(tǒng)研究了三種不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點分別與HSA的相互作用機制。這三種不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點的最大熒光發(fā)射峰位置分別為514 nm(綠色熒光,GQDs)、578 nm(黃色熒光,YQDs)、640 nm(紅色熒光,RQDs)。紫外-可見吸收光譜、穩(wěn)態(tài)熒光及熒光壽命的結(jié)果表明,CdTe:Zn~(2+)量子點與HSA均形成了基態(tài)復合物,猝滅類型為靜態(tài)猝滅,主要的作用力均為靜電作用力。此外還研究了CdTe:Zn~(2+)量子點與HSA相互作用的猝滅常數(shù)KSV、結(jié)合常數(shù)Ka及熱力學參數(shù)(ΔH,ΔS,ΔG)。位點競爭實驗的結(jié)果表明,GQDs、YQDs、RQDs主要結(jié)合在HSA的Site I位點上。三維熒光光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和圓二色光譜的結(jié)果證明,GQDs、YQDs、RQDs對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性均產(chǎn)生了影響,且CdTe:Zn~(2+)量子點的粒徑越大,對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性的影響也越大。第三章,InP/ZnS量子點與HSA相互作用機制研究。本章利用多種光譜方法從分子水平上系統(tǒng)研究了InP/ZnS量子點與HSA的相互作用機制。通過紫外-可見吸收光譜、穩(wěn)態(tài)熒光及熒光壽命的結(jié)果表明,InP/ZnS量子點與HSA形成了基態(tài)復合物,猝滅類型為靜態(tài)猝滅。此外還研究了InP/ZnS量子點與HSA相互作用的猝滅常數(shù)(KSV),結(jié)合常數(shù)(Ka)以及熱力學參數(shù),從中可得出InP/ZnS量子點與HSA主要的作用力為靜電作用力。位點競爭的實驗表明,InP/ZnS量子點主要結(jié)合在HSA的Site I位點上。此外,三維熒光光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和圓二色光譜的結(jié)果表明,InP/ZnS量子點能影響HSA的二級結(jié)構(gòu),還能降低其生物活性。第四章,熒光碳點與HSA相互作用機制研究。本章用微波法合成了碳點(CDs),并利用多種光譜方法和電化學方法從分子水平上系統(tǒng)研究了CDs與HSA的相互作用機制,探討了CDs對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性的影響。實驗結(jié)果表明,CDs能猝滅HSA的內(nèi)源熒光,猝滅類型為靜態(tài)猝滅,兩者間形成了基態(tài)復合物,主要的作用力為氫鍵和范德華力。位點競爭的實驗結(jié)果表明,CDs在HSA上的主要結(jié)合位點為Site I(subdomain IIA)。三維熒光光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和圓二色光譜的實驗結(jié)果表明,CDs不僅破壞了HSA的二級結(jié)構(gòu),還降低了其生物活性。第五章,石墨烯量子點與HSA相互作用機制研究。本章利用多種光譜方法和電化學方法從分子水平上研究了石墨烯量子點(GQDs)與HSA的相互作用機制,探討了GQDs對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性的影響。實驗結(jié)果表明,GQDs能猝滅HSA的內(nèi)源熒光,猝滅類型為靜態(tài)猝滅,兩者間形成了基態(tài)復合物,主要作用力為氫鍵和范德華力。位點競爭實驗表明,GQDs在HSA上的結(jié)合位點為Site I。三維熒光光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和圓二色光譜的實驗結(jié)果表明,GQDs不僅破壞了HSA的二級結(jié)構(gòu),還降低了其生物活性。第六章,一種以石墨烯量子點為熒光探針,檢測Cr(Ⅵ)和抗壞血酸的“開-關(guān)-開”熒光傳感器。本章以石墨烯量子點(GQDs)為熒光探針,建立了一種可同時檢測Cr(Ⅵ)和抗壞血酸(Ascorbic acid,AA)的“開-關(guān)-開”熒光傳感器。GQDs能發(fā)出藍色熒光,此為“開”模式;加入Cr(Ⅵ)后,由于熒光內(nèi)濾效應和基態(tài)復合物的形成,使GQDs的熒光猝滅,此為“關(guān)”模式。加入AA后,AA與Cr(Ⅵ)的氧化還原反應破壞了GQDs-Cr(Ⅵ)復合物和熒光內(nèi)濾效應,使該體系又恢復“開”模式。此傳感器檢測Cr(Ⅵ)的線性范圍為0.05-500μmol/L,檢出限低至3.7 nmol/L;檢測AA的線性范圍為1.0-500μmol/L,檢出限為0.51μmol/L。此外,還運用紫外-可見吸收光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜、熒光壽命對GQDs-Cr(Ⅵ)體系的猝滅機制進行了詳細研究。干擾實驗發(fā)現(xiàn),此傳感器的抗干擾性強、選擇性好。將此傳感器用于自來水、湖水、江水中Cr(Ⅵ)以及維生素C藥片和人尿液中AA的檢測,回收率和檢測效果均較理想。
【關(guān)鍵詞】：低毒水溶性量子點 人血清白蛋白 光譜方法 相互作用 分析應用
【學位授予單位】：廣西師范學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-16
• 第一章 前言16-54
• 1.1 量子點的概述16-17
• 1.1.1 量子點的定義16
• 1.1.2 量子點的性質(zhì)16-17
• 1.1.3 量子點的種類17
• 1.2 CdTe量子點的概述17-23
• 1.2.1 CdTe量子點的合成17-18
• 1.2.2 CdTe量子點的生物應用18-20
• 1.2.2.1 生物傳感器18-19
• 1.2.2.2 生物成像19-20
• 1.2.2.3 藥物載體20
• 1.2.3 生物毒性研究20-21
• 1.2.4 CdTe量子點與生物大分子相互作用研究21-23
• 1.2.4.1 與人血清白蛋白(HSA)的相互作用21-22
• 1.2.4.2 與牛血清白蛋白(BSA)的相互作用22
• 1.2.4.3 與酶的相互作用22-23
• 1.3 InP量子點的概述23-24
• 1.3.1 生物應用23-24
• 1.3.1.1 熒光傳感器23
• 1.3.1.2 生物成像23-24
• 1.3.2 生物毒性研究24
• 1.4 碳點的概述24-30
• 1.4.1 碳點的性質(zhì)24-26
• 1.4.1.1 組成24
• 1.4.1.2 結(jié)構(gòu)特點24-25
• 1.4.1.3 光學性質(zhì)25-26
• 1.4.2 碳點的合成方法26-27
• 1.4.2.1 自上而下的方法26-27
• 1.4.2.2 自下而上的方法27
• 1.4.3 碳點的生物應用27-29
• 1.4.3.1 生物傳感器27-28
• 1.4.3.2 生物成像應用28-29
• 1.4.3.3 藥物載體29
• 1.4.4 生物毒性作用29-30
• 1.4.4.1 細胞毒性研究29-30
• 1.4.4.2 生物體內(nèi)毒性研究30
• 1.5 石墨烯量子點的概述30-35
• 1.5.1 石墨烯量子點的性質(zhì)30-32
• 1.5.1.1 結(jié)構(gòu)30
• 1.5.1.2 光學性質(zhì)30-32
• 1.5.2 石墨烯量子點的生物應用32-34
• 1.5.2.1 生物成像32
• 1.5.2.2 生物傳感器32-33
• 1.5.2.3 藥物/基因載體33-34
• 1.5.2.4 抗癌作用34
• 1.5.2.5 抗菌和抗氧化活性34
• 1.5.3 石墨烯量子點的生物毒性研究34-35
• 1.5.3.1 細胞毒性研究34-35
• 1.5.3.2 生物體內(nèi)毒性研究35
• 1.6 人血清白蛋白的概述35-36
• 1.7 研究目的、意義和內(nèi)容36-38
• 1.7.1 研究目的和意義36-37
• 1.7.2 研究內(nèi)容37-38
• 參考文獻38-54
• 第二章 不同粒徑CdTe: Zn~(2+)量子點與HSA相互作用機制研究54-86
• 2.1 引言54-55
• 2.2 實驗部分55-60
• 2.2.1 主要的實驗儀器和試劑55-56
• 2.2.1.1 主要的實驗儀器55-56
• 2.2.1.2 主要的實驗試劑56
• 2.2.2 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點的合成[4]56-57
• 2.2.3 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點的表征57-58
• 2.2.3.1 紫外-可見吸收光譜57
• 2.2.3.2 熒光發(fā)射光譜57
• 2.2.3.3 相對熒光量子產(chǎn)率[26-27]57-58
• 2.2.3.4 pH對CdTe:Zn~(2+)量子點熒光強度的影響58
• 2.2.4 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點與HSA的相互作用58-60
• 2.2.4.1 熒光光譜法58-59
• 2.2.4.2 紫外-可見吸收光譜59
• 2.2.4.3 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜59
• 2.2.4.4 圓二色光譜59-60
• 2.3 結(jié)果與討論60-80
• 2.3.1 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點的表征60-62
• 2.3.1.1 紫外-可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜60-61
• 2.3.1.2 高分辨電子顯微鏡(HRTEM)61
• 2.3.1.3 相對熒光量子產(chǎn)率61
• 2.3.1.4 pH對CdTe:Zn~(2+)量子點熒光強度的影響61-62
• 2.3.2 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點與HSA的相互作用62-80
• 2.3.2.1 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點對HSA內(nèi)源熒光的猝滅作用62-63
• 2.3.2.2 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點與HSA相互作用的猝滅機制63-68
• 2.3.2.3 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點與HSA的主要作用力68-72
• 2.3.2.4 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點在HSA上的結(jié)合位點72-73
• 2.3.2.5 表觀結(jié)合常數(shù)(K_b)和結(jié)合位點數(shù)(n)73-75
• 2.3.2.6 結(jié)合距離(r)75-76
• 2.3.2.7 不同粒徑CdTe:Zn~(2+)量子點對HSA二級結(jié)構(gòu)的影響76-80
• 2.4 本章小結(jié)80-81
• 參考文獻81-86
• 第三章 InP/ZnS量子點與HSA相互作用機制研究86-108
• 3.1 引言86-87
• 3.2 實驗部分87-89
• 3.2.1 主要的實驗儀器和試劑87
• 3.2.1.1 主要的實驗儀器87
• 3.2.1.2 主要的實驗試劑87
• 3.2.2 水溶性InP/ZnS量子點的制備[19]87-88
• 3.2.3 InP/ZnS量子點的表征88
• 3.2.3.1 紫外-可見吸收光譜88
• 3.2.3.2 熒光發(fā)射光譜88
• 3.2.3.3 相對熒光量子產(chǎn)率的測定[22]88
• 3.2.3.4 pH對InP/ZnS量子點熒光強度的影響88
• 3.2.4 InP/ZnS量子點與HSA的相互作用88-89
• 3.2.4.1 熒光光譜法88-89
• 3.2.4.2 紫外-可見吸收光譜89
• 3.2.4.3 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜89
• 3.2.4.4 圓二色光譜89
• 3.3 結(jié)果與討論89-103
• 3.3.1 InP/ZnS量子點的表征89-92
• 3.3.1.1 紫外-可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜89-90
• 3.3.1.2 高分辨電子顯微鏡(HRTEM)90-91
• 3.3.1.3 相對熒光量子產(chǎn)率91
• 3.3.1.4 pH對InP/ZnS量子點熒光強度的影響91-92
• 3.3.2 InP/ZnS量子點與HSA的相互作用92-103
• 3.3.2.1 InP/ZnS量子點對HSA內(nèi)源熒光的猝滅作用92-93
• 3.3.2.2 InP/ZnS量子點與HSA作用的猝滅類型93-97
• 3.3.2.3 InP/ZnS量子點與HSA的主要作用力97-98
• 3.3.2.4 InP/ZnS量子點在HSA上的結(jié)合位點98-99
• 3.3.2.5 表觀結(jié)合常數(shù)(K_b)和結(jié)合位點數(shù)(n)99-100
• 3.3.2.6 InP/ZnS量子點對HSA二級結(jié)構(gòu)的影響100-103
• 3.4 本章小結(jié)103-104
• 參考文獻104-108
• 第四章 熒光碳點與HSA相互作用機制研究108-138
• 4.1 引言108-109
• 4.2 實驗部分109-112
• 4.2.1 主要的實驗儀器和試劑109-110
• 4.2.1.1 主要的實驗儀器109
• 4.2.1.2 主要的實驗試劑109-110
• 4.2.2 碳點的合成[25]110
• 4.2.3 碳點的表征110-111
• 4.2.3.1 紫外-可見吸收光譜110
• 4.2.3.2 最優(yōu)激發(fā)波長110
• 4.2.3.3 熒光激發(fā)光譜和發(fā)射光譜110
• 4.2.3.4 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜110
• 4.2.3.5 相對熒光量子產(chǎn)率的測定[26-27]110
• 4.2.3.6 pH對碳點熒光強度的影響110-111
• 4.2.3.7 平均相對分子量[23]111
• 4.2.3.8 高分辨電子顯微鏡(HRTEM)111
• 4.2.4 碳點與HSA的相互作用111-112
• 4.2.4.1 熒光光譜法111-112
• 4.2.4.2 紫外-可見吸收光譜112
• 4.2.4.3 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜112
• 4.2.4.4 圓二色光譜112
• 4.2.4.5 電化學方法112
• 4.3 結(jié)果與討論112-132
• 4.3.1 碳點的表征112-117
• 4.3.1.1 紫外-可見吸收光譜112-113
• 4.3.1.2 最優(yōu)激發(fā)波長113-114
• 4.3.1.3 熒光激發(fā)光譜和發(fā)射光譜114
• 4.3.1.4 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜114-115
• 4.3.1.5 相對熒光量子產(chǎn)率115
• 4.3.1.6 pH對碳點熒光強度的影響115-116
• 4.3.1.7 平均相對分子量116
• 4.3.1.8 高分辨電子顯微鏡(HRTEM)116-117
• 4.3.2 碳點與HSA的相互作用117-132
• 4.3.2.1 碳點對HSA內(nèi)源熒光的猝滅作用117-118
• 4.3.2.2 碳點與HSA相互作用的猝滅類型118-122
• 4.3.2.3 碳點與HSA作用的主要作用力122-125
• 4.3.2.4 碳點在HSA上的結(jié)合位點125-126
• 4.3.2.5 表觀結(jié)合常數(shù)(K_b)和結(jié)合位點數(shù)(n)126-127
• 4.3.2.6 電化學方法127-128
• 4.3.2.7 碳點對HSA二級結(jié)構(gòu)的影響128-132
• 4.4 本章小結(jié)132-133
• 參考文獻133-138
• 第五章 石墨烯量子點與HSA相互作用機制研究138-162
• 5.1 引言138-139
• 5.2 實驗部分139-141
• 5.2.1 主要的實驗儀器和試劑139-140
• 5.2.1.1 主要的實驗儀器139
• 5.2.1.2 主要的實驗試劑139-140
• 5.2.2 石墨烯量子點的表征140
• 5.2.2.1 紫外-可見吸收光譜140
• 5.2.2.2 最優(yōu)激發(fā)波長140
• 5.2.2.3 熒光激發(fā)光譜和發(fā)射光譜140
• 5.2.3 石墨烯量子點與HSA的相互作用140-141
• 5.2.3.1 熒光光譜140-141
• 5.2.3.2 紫外-可見吸收光譜141
• 5.2.3.3 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜141
• 5.2.3.4 圓二色光譜141
• 5.2.3.5 電化學方法141
• 5.3 結(jié)果與討論141-155
• 5.3.1 石墨烯量子點的表征141-143
• 5.3.1.1 紫外-可見吸收光譜141-142
• 5.3.1.2 最優(yōu)激發(fā)波長142-143
• 5.3.1.3 熒光激發(fā)光譜和發(fā)射光譜143
• 5.3.2 石墨烯量子點與HSA的相互作用143-155
• 5.3.2.1 石墨烯量子點對HSA內(nèi)源熒光的猝滅作用143-144
• 5.3.2.2 石墨烯量子點與HSA相互作用的猝滅類型144-148
• 5.3.2.3 石墨烯量子點與HSA的主要作用力148-150
• 5.3.2.4 石墨烯量子點在HSA上的結(jié)合位點150
• 5.3.2.5 石墨烯量子點對HSA二級結(jié)構(gòu)的影響150-153
• 5.3.2.6 電化學方法153-155
• 5.4 本章小結(jié)155-156
• 參考文獻156-162
• 第六章 一種以石墨烯量子點為熒光探針檢測Cr(Ⅵ)和抗壞血酸的“開-關(guān)-開”熒光傳感器162-188
• 6.1 引言162-163
• 6.2 實驗部分163-168
• 6.2.1 主要的實驗儀器和試劑163-164
• 6.2.1.1 主要的實驗儀器163-164
• 6.2.1.2 主要的實驗試劑164
• 6.2.2 實際樣品前處理164
• 6.2.3 石墨烯量子點的表征164-165
• 6.2.3.1 紫外-可見吸收光譜164
• 6.2.3.2 熒光最優(yōu)激發(fā)波長164-165
• 6.2.3.3 熒光激發(fā)光譜和發(fā)射光譜165
• 6.2.3.4 石墨烯量子點的穩(wěn)定性165
• 6.2.3.5 相對熒光量子產(chǎn)率的測定[36-37]165
• 6.2.4 Cr(Ⅵ)的檢測165-166
• 6.2.4.1 體系條件的優(yōu)化165
• 6.2.4.2 Cr(Ⅵ)的檢測線性范圍和檢出限165-166
• 6.2.4.3 共存離子的干擾實驗166
• 6.2.4.4 混合樣品中Cr(Ⅵ)的檢測166
• 6.2.4.5 實際樣品中Cr(Ⅵ)的檢測166
• 6.2.5 AA的檢測166-167
• 6.2.5.1 體系條件的優(yōu)化166-167
• 6.2.5.2 AA的檢測線性范圍和檢出限167
• 6.2.5.3 離子、氨基酸、還原劑的干擾實驗167
• 6.2.5.4 混合樣品中AA的檢測167
• 6.2.5.5 實際樣品中AA的檢測167
• 6.2.6 GQDs-Cr(Ⅵ)體系的猝滅機制167-168
• 6.2.6.1 紫外-可見吸收光譜167-168
• 6.2.6.2 時間分辨熒光衰減曲線的測定168
• 6.2.6.3 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜168
• 6.3 結(jié)果和討論168-183
• 6.3.1 石墨烯量子點的表征168-170
• 6.3.2 Cr(Ⅵ)的檢測170-176
• 6.3.2.1 體系條件的優(yōu)化170-171
• 6.3.2.2 Cr(Ⅵ)的檢測線性范圍和檢出限171-172
• 6.3.2.3 共存離子的干擾實驗172-173
• 6.3.2.4 樣品中Cr(Ⅵ)的檢測173-176
• 6.3.3 AA的檢測176-180
• 6.3.3.1 體系條件的優(yōu)化176-177
• 6.3.3.2 AA的檢測線性范圍和檢出限177-178
• 6.3.3.3 AA檢測的干擾實驗178-179
• 6.3.3.4 合成樣品中AA的檢測179-180
• 6.3.3.5 實際樣品中AA的檢測180
• 6.3.4 GQDs-Cr(Ⅵ)體系的猝滅機制180-183
• 6.3.4.1 紫外-可見吸收光譜法180-182
• 6.3.4.2 時間分辨熒光衰減曲線182
• 6.3.4.3 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜182-183
• 6.4 本章小結(jié)183-184
• 參考文獻184-188
• 碩士期間已發(fā)表的論文188-189
• 碩士期間已申請的專利189-190
• 致謝190-191

，

本文編號：920955