【摘要】：近年來,由環(huán)境污染引起的人類健康問題逐年增多,在這種情況下污染物的生物毒性效應(yīng)受到了人們的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的毒性檢測(cè)方法存在操作繁瑣、靈敏性低、耗時(shí)長(zhǎng)等問題,難以滿足實(shí)際需求。因此,開發(fā)快速、高靈敏和高選擇性的毒性檢測(cè)方法成為環(huán)境領(lǐng)域重要的研究課題。與常規(guī)分析方法相比,電化學(xué)發(fā)光傳感方法具有靈敏度高、線性范圍寬、反應(yīng)可控、無電子干擾、操作簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),為污染物毒性的檢測(cè)和評(píng)價(jià)提供了新的思路。本論文以污染物基因毒性檢測(cè)為目標(biāo),圍繞構(gòu)建高靈敏的電極反應(yīng)界面和增強(qiáng)傳感信號(hào)等問題開展相關(guān)研究,建立了幾種基于微納米材料的電化學(xué)發(fā)光傳感方法用于基因毒性檢測(cè)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：(1)結(jié)合MIL-100(Fe)和氧化石墨烯(GO)對(duì)魯米諾-H202發(fā)光反應(yīng)的催化作用,建立了MIL-100(Fe)-GO基的魯米諾電化學(xué)發(fā)光傳感方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)H202的靈敏檢測(cè)。采用水熱法合成了MIL-100(Fe),將MIL-100(Fe)和GO修飾在Pt電極表面,制備了Pt/MIL-100(Fe)-GO電極。在MIL-100(Fe)和GO的共同催化作用下,魯米諾-H202反應(yīng)產(chǎn)生的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度較MIL-100(Fe)和GO單獨(dú)催化產(chǎn)生的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度分別提高了1.43倍和10.86倍。H202在0.1 μmol/L-1000 μmol/L的濃度范圍內(nèi)與電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度呈線性關(guān)系,定量限為0.1 μmol/L。該電化學(xué)發(fā)光傳感方法對(duì)腫瘤細(xì)胞所釋放出的H202響應(yīng)信號(hào)明顯,能夠?yàn)槟[瘤疾病的研究提供技術(shù)支持。該方法檢測(cè)實(shí)際水樣中的H202回收率在96.0%-102.8%之間。(2)利用碳量子點(diǎn)(CQDs)優(yōu)良的電化學(xué)發(fā)光特性,結(jié)合二氧化硅包裹納米金(Au/SiO2)核殼結(jié)構(gòu)的信號(hào)放大作用,建立了一種新型電化學(xué)發(fā)光傳感方法用于污染物造成的DNA氧化損傷標(biāo)志物八羥基脫氧鳥苷(8-OHdG)的檢測(cè)。以Au/SiO2作為CQDs的修飾平臺(tái)制備了CQDs包裹的Au/SiO2核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒(Au/SiO2/CQDs)。在Au/SiO2核殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)良信號(hào)放大作用下,Au/SiO2/CQDs修飾的鉑電極產(chǎn)生的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度較單純CQDs修飾的鉑電極產(chǎn)生的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度提高了8倍。該方法定量檢測(cè)8-OHdG的線性范圍為0.2 μg/L-200 μg/L,最低檢出限為0.085 μg/L (3σ/k),該電化學(xué)發(fā)光傳感方法檢測(cè)牛奶樣品和實(shí)際水樣中的8-OHdG回收率分別在102.0%-110.0%和90.0%-115.0%之間。(3)利用環(huán)糊精的主-客體識(shí)別作用,結(jié)合Au/SiO2核殼結(jié)構(gòu)優(yōu)良的信號(hào)放大作用,建立了一種新型電化學(xué)發(fā)光傳感方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)DNA氧化損傷的修復(fù)標(biāo)志物人源DNA糖基化酶(hOGGl)的靈敏檢測(cè)。分別合成了α環(huán)糊精(a-CD)功能化的Au/SiO2核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒(Au/SiO2/α-CD),以及由雙鏈DNA、釕化合物[Ru(bpy)23+]以及單壁碳納米管(SWNTs)構(gòu)成電化學(xué)發(fā)光探針(RuSD)。以Au/SiO2為修飾平臺(tái)增加了α-CD的主體識(shí)別位點(diǎn),提高主-客體識(shí)別的靈敏度,使Pt/Au/SiO2/α-CD/RuSD工作電極產(chǎn)生的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度較未引入Au/SiO2的電極產(chǎn)生電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度提高了4倍。用此電化學(xué)發(fā)光傳感方法對(duì)hOGG1的活性進(jìn)行分析,線性范圍為2×10。U/L-2×105 U/L,定量限為2×103 U/E,比目前僅有的DNA糖基化酶電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)方法的定量限(5×105U/L)低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。該電化學(xué)發(fā)光傳感方法檢測(cè)實(shí)際水樣中的hOGG1回收率在104.1%-105.0%之間。(4)利用硼摻雜量子點(diǎn)(BGQDs)優(yōu)良的發(fā)光穩(wěn)定性和生物相容性,建立了新型電化學(xué)發(fā)光傳感方法,用于檢測(cè)污染物基因毒性所致腫瘤疾病的生物標(biāo)志物miRNAs。采用電化學(xué)剝離法制備了BGQDs。通過考察不同硼摻雜量對(duì)BGQDs性能的影響,得出摻雜硼元素的原子百分比為1.29%時(shí),BGQDs的電阻最低、熒光穩(wěn)定性最高,其電阻與GQDs相比下降了11%,60天-熒光穩(wěn)定性比GQDs高51%。采用交聯(lián)法將BGQDs固定在發(fā)夾狀探針DNA的一端,并將其修飾于鉑電極表面制備成工作電極。目標(biāo)miRNAs與發(fā)夾狀探針DNA雜交后,發(fā)夾狀探針DNA的空間結(jié)構(gòu)改變,其末端連接BGQDs遠(yuǎn)離工作電極表面,導(dǎo)致電化學(xué)發(fā)光信號(hào)降低�；谠撛韺�(shí)現(xiàn)了對(duì)miRNA-20a的定量檢測(cè),線性范圍為0.1 pmol/L-1×104 pmol/L,定量限為0.1 pmol/L 。該方法用于檢測(cè)胞外分泌物和實(shí)際水樣中miRNA-20a的回收率分別在103.1%-110%和85.3%-102.3%之間,為檢測(cè)其它種類的miRNAs提供了新的思路。綜上所述,本論文以污染物毒性檢測(cè)趨于簡(jiǎn)單快速化的需求和發(fā)展趨勢(shì)為導(dǎo)向,利用電化學(xué)發(fā)光傳感技術(shù)和微納米材料的優(yōu)異特性,結(jié)合污染物基因毒性生物標(biāo)志物的不同特點(diǎn)建立了幾種新型電化學(xué)發(fā)光傳感方法,實(shí)現(xiàn)了污染物基因毒性的簡(jiǎn)單快速檢測(cè),為電化學(xué)發(fā)光傳感方法應(yīng)用于污染物毒性的檢測(cè)和評(píng)價(jià)領(lǐng)域的提供了新思路。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X830
【圖文】：

種優(yōu)異的新型碳材料，其特點(diǎn)是具有較高的活性比表面積和存在較豐富基團(tuán)及獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，研究表明，ＧＯ能夠增強(qiáng)魯米諾－Ｈ２０２體系ＰＭ１，將其引入基于魯米諾－Ｈ２化體系的電化學(xué)發(fā)光傳感方法，用于對(duì)Ｈ２０進(jìn)一步提高檢測(cè)的靈敏度。逡逑并建立了一種基于Ｍ止－ｌＯＯ（Ｆｅ）和ＧＯ的電化學(xué)發(fā)光傳感方法，ＧＯ的混合物修飾在電極表面，給電極施加一定的電壓后，ＭＩＬｌＯＯ（Ｆｅ２Ｏ２分解與魯米諾產(chǎn)生電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。通過建立電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度的線性關(guān)系來實(shí)現(xiàn)＆0２的定量檢測(cè)，并通過測(cè)定人體肝癌細(xì)胞（ＨｅｐＧ２檢驗(yàn)該傳感方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果。逡逑與儀器逡逑（Ｆｅ），％．０％，天津博迪化工股份有限公司逡逑侶訊６0６），％．0％，薩恩化學(xué)技術(shù)有限公司逡逑

Ｄ對(duì)所制備出的ＭＬ－１００（Ｆｅ炯料進(jìn)行了進(jìn)一步表征，其結(jié)果如圖２．４所示。逡逑ｅ）的ＸＲＤ光譜中，２日衍射角在６．２°、１０．９°、１１．２°和２０．２°出現(xiàn)較強(qiáng)的吸發(fā)現(xiàn)，這些吸收峰的位置與文獻(xiàn)中的ＭＩＬｌＯＯ（Ｆｅ）特征吸收峰位置相同Ｐ８５ｌ逡逑ＯＯ（Ｆｅ）的ＸＲＤ光譜中，沒有雜質(zhì)峰出現(xiàn)，說明制備出的為高純度，能夠滿足進(jìn)一步應(yīng)用需求。逡逑ｄ逡逑ｔ逡逑巧逡逑含逡逑

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本文編號(hào)：2715429