本文選題：生物傳感器　切入點(diǎn)：熒光內(nèi)濾效應(yīng)　出處：《曲阜師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：生物傳感是現(xiàn)代分析科學(xué)與生物檢測技術(shù)的基礎(chǔ),在生命科學(xué)、疾病診斷與治療、食品安全等方面具有廣闊的應(yīng)用前景,是分析化學(xué)的前沿領(lǐng)域。生物傳感能代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)室復(fù)雜費(fèi)時(shí)的生物分析手段,具有選擇性好、靈敏度高以及快速、原位、微型化、低成本等優(yōu)點(diǎn),為生物代謝過程分析,蛋白質(zhì)組學(xué)研究等提供了有效的手段。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生物傳感方法和分析技術(shù)也面臨著新的需求與挑戰(zhàn),檢測對象日益多樣化、復(fù)雜化;高靈敏度、高選擇性、無損傷、無接觸等科學(xué)問題和技術(shù)需求應(yīng)運(yùn)而生。近些年來,納米材料的研究突飛猛進(jìn),新型納米材料不僅具有成本低、合成路線簡單、化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn),還具有生物相容性好、細(xì)胞毒性低、吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在生物信號(hào)識(shí)別、檢測中越來越展現(xiàn)著重要作用,并且為構(gòu)建高選擇性、高靈敏、快速高效的生物傳感器提供了新的設(shè)計(jì)思路。葡萄糖苷酶是生物體內(nèi)糖代謝途徑中的重要成分之一。其中,α-葡萄糖苷酶在人體內(nèi)直接參與淀粉及糖原的代謝途徑,β-葡萄糖苷酶可以參與纖維素的代謝以及多種生理生化途徑。當(dāng)葡萄糖苷酶的功能發(fā)生異常時(shí),通常會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)代謝類的疾病。同時(shí)這類酶也是多種藥物與抑制劑的作用靶點(diǎn),用以調(diào)節(jié)人體內(nèi)糖代謝的生理過程。α-葡萄糖苷酶抑制劑作為一種抗糖尿病藥物,可以通過控制血糖水平有效防止Ⅱ型糖尿病的惡化。同時(shí),β-葡萄糖苷酶抑制劑在病毒或細(xì)菌感染,HIV和癌癥等疾病的治療中具有良好的應(yīng)用前景。因此,葡萄糖苷酶活性的測定,以及從天然產(chǎn)物中快速準(zhǔn)確地篩選葡萄糖苷酶抑制劑等研究對生命科學(xué)發(fā)展和新藥開發(fā)具有重要意義。然而,現(xiàn)階段仍然缺乏對葡萄糖苷酶抑制劑的高靈敏篩選方法,難以達(dá)到快速準(zhǔn)確篩選的要求。因此,在臨床研究和藥物研發(fā)的領(lǐng)域中,高靈敏度和高選擇性的葡萄糖苷酶抑制劑篩選方法是亟待開發(fā)的。為了解決現(xiàn)有方法的不足,在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,圍繞新型納米材料及其在生物傳感器中的應(yīng)用,本論文主要研究了幾種納米材料的合成,并且通過其構(gòu)建生物傳感器用于酶或藥物有效成分的檢測及葡萄糖苷酶抑制劑的藥物篩選領(lǐng)域。具體工作如下:(1)在第二章中,首次報(bào)導(dǎo)了基于氮摻雜碳量子點(diǎn)(CDs)通過內(nèi)濾效應(yīng)(IFE)進(jìn)行α-葡萄糖苷酶活性檢測和抗糖尿病藥物的篩選。通過α-葡萄糖苷酶催化,4-硝基苯基-α-D-葡萄糖吡喃苷(NGP)水解得到4-硝基苯酚。由于4-硝基苯酚具有較大的摩爾吸光系數(shù),能夠充當(dāng)高效的吸收劑,通過內(nèi)濾效應(yīng)猝滅CDs的熒光信號(hào)。通過將吸收信號(hào)轉(zhuǎn)換為熒光信號(hào),可以實(shí)現(xiàn)簡單的熒光測定方法用于α-葡萄糖苷酶活性檢測。所構(gòu)建的的基于IFE的生物傳感器可以達(dá)到0.01U/L(S/N=3)的低檢測限。這種檢測方法也成功應(yīng)用于抑制劑篩選,其中阿卡波糖的檢測限經(jīng)測定為10-8M。此外,在實(shí)際樣品檢測中也獲得了令人滿意的結(jié)果。這種方法具有許多優(yōu)點(diǎn),包括簡單,低成本損失,高靈敏度,良好的再現(xiàn)性和優(yōu)異的選擇性等。(2)在本章中基于氮摻雜碳量子點(diǎn)(CDs)成功構(gòu)建了用于檢測抗壞血酸(AA)的快速,靈敏的熒光傳感系統(tǒng)。通過一步水熱合成制備了在水中具有優(yōu)異溶解性和良好生物相容性的高度光致發(fā)光的摻雜型CDs。通過內(nèi)過濾效應(yīng)(IFE)和靜態(tài)猝滅效應(yīng)(SQE)的協(xié)同作用,AA的可以強(qiáng)烈抑制CDs的熒光,據(jù)此可以實(shí)現(xiàn)對AA的快速和超靈敏檢測。AA的檢測范圍為10-3至10-8M,檢測限為5nM。這種方法具有許多優(yōu)點(diǎn),包括簡單,低成本損失,高靈敏度,良好的選擇性,快速響應(yīng)和優(yōu)異的生物相容性。值得注意的是,所構(gòu)建的生物傳感器在人血清和大鼠腦微透析液中AA的檢測同樣展示了優(yōu)異的性能和良好的適用性。(3)在第四章中,基于內(nèi)濾效應(yīng)(IFE)開發(fā)了一種新型的超靈敏熒光檢測方法,通過氮摻雜碳量子點(diǎn)(CDs)對β-葡萄糖苷酶的活性進(jìn)行檢測,其中β-葡萄糖苷酶活性檢測使用4-硝基苯基-β-D-葡萄糖吡喃苷(PNPG)作為酶底物,具有綠色發(fā)射的光致發(fā)光氮摻雜的CDs用作信號(hào)響應(yīng)。本研究中β-葡萄糖苷酶的檢出限為10-4U/mL。由于異喹啉生物堿的潛在的藥理作用和臨床效用,我們選擇了紫堇靈,小檗堿和去氫紫堇靈首次用于β-葡萄糖苷酶抑制檢測。其中,紫堇靈對β-葡萄糖苷酶顯示出顯著抑制效果,并且在0.1μM的檢測限下獲得了優(yōu)異的檢測結(jié)果。(4)糖尿病是一類以高血糖為特征的代謝疾病,嚴(yán)重危害人類健康。α-葡萄糖苷酶抑制劑作為一種有效和安全的抗糖尿病藥物,受到了廣泛關(guān)注。然而,從天然材料發(fā)現(xiàn)抗糖尿病藥物的研究仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。在這里,我們提出了一種簡單有效的策略,以銀納米三角片作為信號(hào)響應(yīng),基于多酶復(fù)合物進(jìn)行α-葡萄糖苷酶抑制劑的檢測和篩選。成功構(gòu)建了用于α-葡萄糖苷酶抑制劑(阿卡波糖)檢測的傳感器,并獲得了令人滿意的結(jié)果。此外,該檢測方法被成功地用于從天然產(chǎn)物中篩選痕量的α-葡萄糖苷酶抑制劑。
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【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;TP212.3;TQ460.72

【參考文獻(xiàn)】

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1 聶振;周潔;王啟輝;王光文;;β-葡萄糖苷酶激活苦杏仁苷誘導(dǎo)膀胱癌EJ細(xì)胞凋亡的實(shí)驗(yàn)研究[J];現(xiàn)代泌尿外科雜志;2013年02期

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本文編號(hào)：1581237