本文關(guān)鍵詞：DNA保護(hù)的銀納米簇的聚集誘導(dǎo)發(fā)光增強(qiáng)效應(yīng)及其在生物檢測(cè)中的應(yīng)用

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【摘要】：DNA保護(hù)的銀納米簇(silver nanoclusters,AgNCs)具有較好的光穩(wěn)定性、良好的生物相容性以及發(fā)光范圍可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),正在吸引越來越多的科研工作者投入其中以探索其在診斷和治療等方面的應(yīng)用。DNA保護(hù)的AgNCs與具有識(shí)別功能的DNA適配子的結(jié)合,進(jìn)一步擴(kuò)展了其在生物體系檢測(cè)分析以及生物成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來,研究發(fā)現(xiàn)金屬納米簇具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光增強(qiáng)(aggregationinduced luminescence enhancement,AILE)特性,對(duì)改善金屬納米簇發(fā)光性能具有非常顯著的效果,從而提升其在檢測(cè)和成像等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。因此,我們通過設(shè)計(jì)合理的DNA序列來合成AgNCs,通過合適的調(diào)節(jié)因子,基于AILE的效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA保護(hù)的AgNCs發(fā)光性能的可控調(diào)節(jié)并擴(kuò)展其在生物分子檢測(cè)中的應(yīng)用。本論文設(shè)計(jì)、合成了由雙鏈DNA保護(hù)的AgNCs(AgNCs-dsDNA);研究其與特定的蛋白質(zhì)的相互作用;并通過光致發(fā)光光譜法監(jiān)測(cè)該過程,考察該類AgNCs是否具有AILE特性,并揭示相關(guān)分子機(jī)制和機(jī)理�；谶@些研究思路,我們主要開展了兩部分工作:一、利用AgNCs-dsDNA與惡性瘧原蟲乳酸脫氫酶(plasmodium falciparum Lactate dehydrogenase,pfLDH)相互作用誘導(dǎo)光致發(fā)光增強(qiáng),并結(jié)合特異性的DNA適配子實(shí)現(xiàn)了對(duì)pfLDH的痕量檢測(cè)。pfLDH的主要生物功能是將丙酮酸轉(zhuǎn)化成乳酸,是一種重要的惡性瘧原蟲誘導(dǎo)的瘧疾的生物標(biāo)記物。AgNCs-dsDNA對(duì)pfLDH具有兩步光致發(fā)光響應(yīng):當(dāng)AgNCs-dsDNA濃度為1.0μM時(shí),能夠在較寬的范圍內(nèi)檢測(cè)pfLDH(≤1500 n M)。通過降低AgNCs-dsDNA濃度(0.10μM),降低了對(duì)pfLDH的檢測(cè)限(LOD);經(jīng)過計(jì)算測(cè)得LOD達(dá)到了0.2 n M(7.4 pg/μL),該值落在在臨床病人血清濃度范圍(3-15 pg/μL)之內(nèi)。而且,該方法被成功地用于檢測(cè)胎牛血清中的pfLDH,顯示了其在瘧疾臨床診斷中的潛在應(yīng)用前景。此外,我們還研究了該方法的選擇性、抗干擾能力以及對(duì)p H的響應(yīng)等;最后,通過加入適配子2008s,能夠引起AgNCs-dsDNA與pfLDH復(fù)合體系光致發(fā)光增強(qiáng)被部分猝滅,以此區(qū)分pfLDH同系物間日瘧原蟲乳酸脫氫酶(plasmodium vivax lactate dehydrogenase,pv LDH)和人源瘧原蟲乳酸脫氫酶(human lactate dehydrogenase,h LDH)。此外,我們還對(duì)AgNCs-dsDNA與pfLDH作用的誘導(dǎo)光致發(fā)光增強(qiáng)進(jìn)行了深入研究和探討。(1)由適配子2008s部分猝滅AgNCs-dsDNA與pfLDH光致發(fā)光增強(qiáng),得出AgNCs-dsDNA與pfLDH作用位點(diǎn)可能和適配子相同;在兩步的光致發(fā)光增強(qiáng)響應(yīng)中,第二步光致發(fā)光強(qiáng)度大幅增強(qiáng)與該作用位點(diǎn)有關(guān);第一步緩慢增強(qiáng)可能與其他作用位點(diǎn)有關(guān),有待進(jìn)一步研究。(2)通過pfLDH與AgNCs-dsDNA作用,限制了配體DNA的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),減小了非輻射衰變引起的能量損失,從而使得光致發(fā)光增強(qiáng)。(3)進(jìn)一步研究了G-rich鏈段在增強(qiáng)過程中的重要作用,通過對(duì)比單鏈DNA保護(hù)的AgNCs(AgNCs-ss DNA)與pfLDH作用之后光致發(fā)光增強(qiáng)倍數(shù),我們推斷出富含電子的G-rich增強(qiáng)了配體-金屬電荷傳輸(ligand-metal charge transport,LMCT)或者配體-金屬-金屬電荷傳輸(ligand-metal-metal charge transport,LMMCT),從而引起光致發(fā)光增強(qiáng)。二、AgNCs-dsDNA與BSA相互作用能夠誘導(dǎo)光致發(fā)光強(qiáng)度最大增強(qiáng)5倍,并且發(fā)射峰位置發(fā)生藍(lán)移。我們將這種增強(qiáng)歸因于BSA與配體雙鏈DNA(dsDNA)之間的非特異性的靜電相互作用,形成復(fù)合物并產(chǎn)生聚集,從而限制了配體DNA的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),減少了非輻射衰變引起的能量損失,該過程通過透射電子顯微鏡(TEM)可以觀察到松散的片層結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的,通過將胰蛋白酶加入到AgNCsdsDNA與BSA組成的共混體系,AgNCs-dsDNA的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步被胰蛋白酶改變,最大產(chǎn)生大約30倍的光致發(fā)光增強(qiáng),主要由于BSA水解產(chǎn)物誘導(dǎo)AgNCsdsDNA進(jìn)一步聚集,通過TEM我們可以觀察到生成了更加致密的納米微球,直徑大于50 nm。我們還通過紫外-可見光譜以及時(shí)間分辨熒光光譜對(duì)其本質(zhì)進(jìn)行解釋,聚集形成納米微球之后,短壽命消失,說明從本質(zhì)上來說,光致發(fā)光增強(qiáng)是由于聚集之后為AgNCs-dsDNA提供了一個(gè)更好的保護(hù)環(huán)境,將AgNCsdsDNA與水分開,減少水淬滅作用;而且聚集之后,限制了分子內(nèi)配體DNA的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),減少了非輻射躍遷引起的能量損失,提高了輻射躍遷的比例,從而AgNCs-dsDNA光致發(fā)光強(qiáng)度急劇增強(qiáng)。因此,我們通過BSA以及胰蛋白酶或糜蛋白酶成功實(shí)現(xiàn)對(duì)AgNCs-dsDNA光學(xué)性質(zhì)調(diào)控的目的。該方法可以拓展調(diào)控其他金屬納米簇體系,通過選用合適蛋白以及酶體系調(diào)控其光學(xué)性能。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O657.3

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