【摘要】：近年來,化學(xué)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(shè)備簡單等優(yōu)點被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)分析。魯米諾化學(xué)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(xué)發(fā)光分析得以飛速發(fā)展,但有關(guān)長時間化學(xué)發(fā)光功能化復(fù)合材料和二維類石墨烯參與的化學(xué)發(fā)光生物分析的研究鮮少報道。基于此,本論文以氧化石墨烯為反應(yīng)平臺,合成了具有長時間化學(xué)發(fā)光性質(zhì)的納米復(fù)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(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)移的化學(xué)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(xué)發(fā)光性質(zhì)的還原型氧化石墨烯/金納米/魯米諾復(fù)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(fù)合材料。該復(fù)合材料在堿性條件下與過氧化氫反應(yīng)能產(chǎn)生長時間化學(xué)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(dǎo)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(yīng)生成~1O_2,并且誘導(dǎo)~·OH在其共軛雙鍵上發(fā)生加成反應(yīng)產(chǎn)生大量的? C=C~·,直接激發(fā)魯米諾產(chǎn)生長時間化學(xué)發(fā)光。結(jié)合酶與底物反應(yīng)產(chǎn)生過氧化氫,將所制備的復(fù)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(jìn)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(xué)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(zhuǎn)移�；谶@一新發(fā)現(xiàn),構(gòu)建了以核酸適配體為識別單元的免標(biāo)記通用型化學(xué)發(fā)光分析方法,成功用于疾病標(biāo)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(jié)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(yīng)產(chǎn)生化學(xué)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(jié)構(gòu)打開并與含有hemin/G-quadruplex DNAzyme的DNA探針形成穩(wěn)定的雙鏈DNA結(jié)構(gòu),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(zhuǎn)移過程,使魯米諾的化學(xué)發(fā)光顯著增強。通過測定加入靶物前后化學(xué)發(fā)光信號的變化實現(xiàn)癌胚抗原的測定�；瘜W(xué)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(guān)系,檢測限為63 pg/mL。該方法不需要標(biāo)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(xué)發(fā)光分析中的應(yīng)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(xué)發(fā)光能量轉(zhuǎn)移體系用于腫瘤標(biāo)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(dǎo)致化學(xué)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(jié)構(gòu),因不會吸附在GO表面使能量轉(zhuǎn)移效率降低,從而顯著增強魯米諾的化學(xué)發(fā)光信號。通過該體系化學(xué)發(fā)光信號的增強實現(xiàn)了miRNA-141的靈敏檢測。結(jié)果表明,化學(xué)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(guān)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(xué)發(fā)光功能化納米復(fù)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(xué)發(fā)光生物分析新方法,成功用于蛋白質(zhì)、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(yīng)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(xué)發(fā)光分析中提供新的應(yīng)用途徑,也有助于擴大化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用范疇。
【圖文】：

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文器已成為化學(xué)發(fā)光的重要研究方向之一。研究報道納米材料能量轉(zhuǎn)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(lǐng)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(jié)構(gòu)、大的比學(xué)和電學(xué)性質(zhì)以及良好的生物相容性等，，在化學(xué)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(xué)發(fā)光能量轉(zhuǎn)移，對絨毛物—人絨毛膜促性腺激素進(jìn)行了檢測。圖 1.2 化學(xué)發(fā)光免疫分析檢測 AFP[19]Fig. 1.2 chemiluminescence immunoassay of AFP.
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.3;TQ127.11

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高唐;;關(guān)于石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展分析[J];時代農(nóng)機;2018年10期

2 ;新研究發(fā)現(xiàn)改進(jìn)石墨烯材料性能的途徑[J];分析測試學(xué)報;2018年12期

3 楊化喜;張繼陽;李紅霞;田明;鄒華;;石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料的國內(nèi)外現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J];特種橡膠制品;2018年06期

4 霍川;;石墨烯的制備與應(yīng)用前景[J];西部皮革;2018年22期

5 趙大洲;;石墨烯的制備及功能化研究進(jìn)展[J];皮革與化工;2018年06期

6 ;新研究發(fā)現(xiàn)改進(jìn)石墨烯材料性能的途徑[J];塑料科技;2019年01期

7 劉金金;趙公民;馬丹丹;;國際石墨烯制備技術(shù)研究熱點和前沿態(tài)勢分析[J];合成材料老化與應(yīng)用;2018年06期

8 ;化工大數(shù)據(jù) 圖說石墨烯[J];廣州化工;2018年23期

9 鐘智麗;萬佳;王玉新;史曉騰;;石墨烯涂層棉織物的制備及性能研究[J];化工新型材料;2018年12期

10 趙娟平;解念鎖;王少華;;石墨烯的制備與應(yīng)用研究進(jìn)展[J];鑄造技術(shù);2018年12期

相關(guān)會議論文 前10條

1 高超;方波;;石墨烯宏觀組裝及多功能復(fù)合材料[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

2 李永軍;楊陽;戴靜;黃曉宇;;功能化石墨烯、氟化石墨烯及石墨烷的制備[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題O：共價骨架高分子與二維高分子[C];2017年

3 梁秀敏;江雷;程群峰;;仿生石墨烯纖維研究進(jìn)展[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

4 方浩明;白樹林;;三維石墨烯填充高導(dǎo)熱彈性體[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

5 許亮;鄒聰;董鑒銳;張興權(quán);羅銘;左明明;曹振興;;氧化石墨烯涂層的制備及其性能表征[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題K：高性能高分子[C];2017年

6 張學(xué)薇;徐晨;汪洋;尹少騫;王韞璐;趙沛;王宏濤;;石墨烯轉(zhuǎn)移方法[A];中國力學(xué)大會-2017暨慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

7 汪洋;程昱;王韞璐;張帥;徐晨;張學(xué)薇;尹少騫;應(yīng)林煒;宋也男;李群仰;趙沛;王宏濤;;石墨烯的制備及力學(xué)性質(zhì)研究[A];中國力學(xué)大會-2017暨慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

8 王熒;郭航;李娟;;石墨烯制備及其應(yīng)用安全[A];《環(huán)境工程》2018年全國學(xué)術(shù)年會論文集（中冊）[C];2018年

9 張艾蕊;查鵬飛;王曉康;范冰奇;王梅玲;王海;;微波氧燃燒-高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定石墨烯中硫[A];第三屆全國質(zhì)譜分析學(xué)術(shù)報告會摘要集-分會場6：無機質(zhì)譜[C];2017年

10 郭麗;;氧化石墨烯滲透膜的激光改性及其氣體分離性能[A];第二屆中國氚科學(xué)與技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2017年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 王彥彬;石墨烯將怎樣改變通信？[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2016年

2 向東;石墨烯材料肩負(fù)的戰(zhàn)略使命[N];中國工業(yè)報;2018年

3 艾班;石墨烯生物材料制備成功[N];中國化工報;2014年

4 記者 姜小毛;首個純石墨烯粉末產(chǎn)品誕生[N];中國化工報;2013年

5 劉平昌 唐娟;國內(nèi)首條石墨烯薄膜生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];中國化工報;2013年

6 記者 李東周;石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟成立[N];中國化工報;2013年

7 特約記者 姚耀富;江蘇成立石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟[N];中國化工報;2013年

8 朱永康;全球石墨烯市場高速增長[N];中國化工報;2013年

9 記者 李東周 通訊員 張華生;全球最大規(guī)模石墨烯生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];中國化工報;2014年

10 郭樺;愛爾蘭開發(fā)石墨烯生產(chǎn)新方法[N];中國化工報;2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 胡新將;磁性耦合氧化石墨烯衍生材料對多元組分中重金屬離子的吸附機理研究[D];湖南大學(xué);2015年

2 董雁飛;新型石墨烯太赫茲功能器件研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

3 張利娟;非貴金屬納米電催化劑的制備及性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

4 盛利志;石墨烯基材料多維度結(jié)構(gòu)組裝及其性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

5 尚玉棟;石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

6 孔維青;多孔碳材料的電容去離子及能量存儲研究[D];湖南大學(xué);2018年

7 王宇;多維度金屬氧（硫）化物/三維石墨烯復(fù)合材料的制備及儲鋰/鈉性能研究[D];北京化工大學(xué);2017年

8 劉桂東;基于超表面的Fano共振及其應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2018年

9 羅昕;金屬/石墨烯亞波長結(jié)構(gòu)的光傳輸特性研究[D];湖南大學(xué);2018年

10 曹烈茂;石墨烯/炔電極分子結(jié)輸運性質(zhì)的第一性原理研究[D];湖南師范大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馬馳;基于固態(tài)碳源的CVD法制備石墨烯薄膜研究[D];西北大學(xué);2018年

2 王守龍;管道鎳—石墨烯脈沖電沉積復(fù)合鍍層工藝及性能研究[D];東北石油大學(xué);2018年

3 任壬;金屬/功能化石墨烯納米復(fù)合材料的制備，表征和應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2015年

4 包金琳;石墨烯/電介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)中模式耦合與控光特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

5 李悅;SnO_2量子線/多孔石墨烯復(fù)合材料制備及H_2S氣敏性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

6 張宇;石墨烯復(fù)合物光電催化行為的研究[D];華北理工大學(xué);2018年

7 沈榮琦;石墨烯修飾的金屬表面吸附及潤濕特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

8 高玄;石墨烯基復(fù)合材料的制備及其對苯酚、鉻和鈾的吸附性能研究[D];安徽建筑大學(xué);2018年

9 陳友消;石墨烯量子點的可控制備及熒光性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

10 王瑞多;石墨烯微納光纖復(fù)合波導(dǎo)全光調(diào)制器件與特性[D];西北大學(xué);2018年

本文編號：2610234