【摘要】：近年來,化學發(fā)光分析方法因其靈敏度高、線性范圍寬、分析速度快、儀器設備簡單等優(yōu)點被廣泛用于生物醫(yī)學分析。魯米諾化學發(fā)光由于具有較高的量子產(chǎn)率和較好的水溶性而成為研究最多的發(fā)光體系。隨著納米材料的出現(xiàn),化學發(fā)光分析得以飛速發(fā)展,但有關長時間化學發(fā)光功能化復合材料和二維類石墨烯參與的化學發(fā)光生物分析的研究鮮少報道�；诖�,本論文以氧化石墨烯為反應平臺,合成了具有長時間化學發(fā)光性質的納米復合材料,探討其發(fā)光機理,并將其用于生物小分子的測定;又以石墨相氮化碳納米片和氧化石墨烯為分析界面,開發(fā)了基于電子轉移和能量轉移的化學發(fā)光生物分析方法,實現(xiàn)了一系列生物分子的檢測。具體研究內(nèi)容包括以下三個方面:(1)合成了具有長時間化學發(fā)光性質的還原型氧化石墨烯/金納米/魯米諾復合材料,并將其用于膽固醇的測定。魯米諾和正電荷金納米顆粒分別通過?-?堆積和靜電吸附作用沉積在氧化石墨烯表面,形成魯米諾和金納米顆粒雙功能化的還原型氧化石墨烯納米復合材料。該復合材料在堿性條件下與過氧化氫反應能產(chǎn)生長時間化學發(fā)光。機理研究表明:還原型氧化石墨烯與金納米顆粒的協(xié)同催化作用誘導產(chǎn)生大量自由基使魯米諾的發(fā)光時間延長;還原型氧化石墨烯不僅促使~·OH和O_2~(·-)在其共軛平面發(fā)生重組反應生成~1O_2,并且誘導~·OH在其共軛雙鍵上發(fā)生加成反應產(chǎn)生大量的? C=C~·,直接激發(fā)魯米諾產(chǎn)生長時間化學發(fā)光。結合酶與底物反應產(chǎn)生過氧化氫,將所制備的復合材料用于膽固醇的定量檢測,所得線性范圍是0.71μM 11.43μM,檢測限為0.55μM。通過引入其他酶和底物,該方法能進一步拓展到多種生物分子的檢測。(2)石墨相氮化碳納米片能有效猝滅魯米諾 過氧化氫體系的化學發(fā)光,猝滅機理是魯米諾和石墨相氮化碳納米片之間的光電子轉移�；谶@一新發(fā)現(xiàn),構建了以核酸適配體為識別單元的免標記通用型化學發(fā)光分析方法,成功用于疾病標志物癌胚抗原、腺苷和乙型肝炎病毒DNA的測定。DNA探針含有G-四鏈體序列,與血紅素結合形成血紅素/G-四鏈體DNA酶(hemin/G-quadruplex DNAzyme),該酶能催化魯米諾 過氧化氫反應產(chǎn)生化學發(fā)光。加入靶物后,由于靶物識別作用和DNA雜交作用,DNA發(fā)卡結構打開并與含有hemin/G-quadruplex DNAzyme的DNA探針形成穩(wěn)定的雙鏈DNA結構,因此不會吸附在石墨相氮化碳納米片表面,從而阻斷電子轉移過程,使魯米諾的化學發(fā)光顯著增強。通過測定加入靶物前后化學發(fā)光信號的變化實現(xiàn)癌胚抗原的測定�；瘜W發(fā)光強度的比值和癌胚抗原的濃度在0.1 ng/mL 150 ng/mL范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關系,檢測限為63 pg/mL。該方法不需要標記和修飾,具有簡單、快速、成本低等優(yōu)點,并為石墨相氮化碳納米片在化學發(fā)光分析中的應用提供了新途徑。(3)開發(fā)了簡單、靈敏的hemin/G-quadruplex DNAzyme催化的化學發(fā)光能量轉移體系用于腫瘤標志物miRNA-141的測定。本研究以魯米諾為供體,氧化石墨烯(GO)和熒光染料為雙受體,DNA探針G1由四分之三的G-quadruplex序列和二分之一的靶物識別序列組成,DNA探針G2包括四分之一的G-quadruplex序列和二分之一的靶物識別序列。G1和G2分別修飾熒光染料,與hemin作用后形成催化作用較弱的hemin/G-quadruplex DNAzyme,因其吸附在GO上導致化學發(fā)光信號十分微弱。加入miRNA-141后,其與探針雜交形成穩(wěn)定且催化能力強的雙鏈hemin/G-quadruplex DNAzyme結構,因不會吸附在GO表面使能量轉移效率降低,從而顯著增強魯米諾的化學發(fā)光信號。通過該體系化學發(fā)光信號的增強實現(xiàn)了miRNA-141的靈敏檢測。結果表明,化學發(fā)光強度的比值和miRNA-141的濃度在0.01 nM 200 nM范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關系,檢測限為4.7 pM。通過選擇不同的DNA探針,該方法可以拓展到其他核酸的分析。綜上所述,本文利用氧化石墨烯制備了長時間化學發(fā)光功能化納米復合材料,并基于石墨相氮化碳納米片和氧化石墨烯開發(fā)了化學發(fā)光生物分析新方法,成功用于蛋白質、核酸及生物小分子的分析檢測。這些方法具有普適性,通過替換相應探針,便能實現(xiàn)其他靶物的檢測。本研究為二維類石墨烯在化學發(fā)光分析中提供新的應用途徑,也有助于擴大化學發(fā)光的應用范疇。
【圖文】：

西南大學碩士學位論文器已成為化學發(fā)光的重要研究方向之一。研究報道納米材料能量轉移受體、催化劑、發(fā)光試劑固載體和新型發(fā)光體等，廣泛藥物分析、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等重要領域[15-17]。值得注意的墨烯作為新型的二維層狀納米材料，因其獨特的結構、大的比學和電學性質以及良好的生物相容性等，，在化學發(fā)光生物分析前景和重要的研究意義。

過魯米諾和氧化石墨烯（GO）之間的化學發(fā)光能量轉移，對絨毛物—人絨毛膜促性腺激素進行了檢測。圖 1.2 化學發(fā)光免疫分析檢測 AFP[19]Fig. 1.2 chemiluminescence immunoassay of AFP.
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O657.3;TQ127.11

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本文編號：2610234