本文關(guān)鍵詞：納米金簇修飾的玻璃錐形納米孔的仿生制備、表征和傳感　出處：《華東師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：當(dāng)今時(shí)代,納米孔為解決化學(xué)、生物技術(shù)、材料科學(xué)等研究領(lǐng)域內(nèi)棘手的問題提供了一個(gè)非常重要的平臺。而以玻璃納米孔為基礎(chǔ)的納米孔檢測平臺因其制備方便、價(jià)格便宜、緊實(shí)耐用以及孔徑可調(diào)節(jié)等優(yōu)勢,越來越受到研究者們的重視。目前將官能團(tuán)修飾到納米孔內(nèi)的策略各不相同,并且發(fā)展了一系列的檢測平臺用于分析核苷酸、蛋白質(zhì)、金屬離子等物質(zhì)。這些方法雖各有優(yōu)點(diǎn),但都面臨孔內(nèi)表面性質(zhì)不可控、TEM表征破壞性大等問題。本文采用溫和、綠色、可控的仿生生物礦化方法,利用常見的蛋白質(zhì)在幾十納米孔徑的玻璃納米孔內(nèi)成功修飾上結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的金薄膜。該納米金膜具有獨(dú)特的熒光特性,有利于直接通過熒光成像對玻璃納米孔實(shí)現(xiàn)無破壞性的快速表征。同時(shí)該納米金簇修飾的玻璃納米孔,無需后續(xù)修飾新的分子,就可實(shí)現(xiàn)對精氨酸的對映選擇性識別以及半胱氨酸的選擇性檢測,為玻璃納米孔的制備、表征和生物傳感提供了新的思路。全文分為四部分,具體內(nèi)容如下:第一章緒論本章首先介紹了納米孔的制備與功能化,其次著重討論了納米孔的表征方法。然后概述了基于納米孔的兩種檢測方法以及在生物傳感中的應(yīng)用,最后闡明本論文主要意義和內(nèi)容。第二章仿生制備與熒光表征納米金簇修飾的玻璃錐形納米孔本章通過層層吸附的原理,利用牛血清白蛋白(BSA)還原氯金酸(HAuC14)成功在玻璃納米孔內(nèi)壁修飾上穩(wěn)定的納米金簇。此納米金簇的成功修飾可以通過透射電子顯微鏡(TEM),能量散射X射線光譜(EDX),元素映射,Ⅰ-Ⅴ曲線來證明。多功能的BSA保護(hù)的金簇薄膜(BSA-AuNCs)修飾的玻璃納米孔可以很容易地通過熒光成像進(jìn)行表征,而無任何破壞性。另外,BSA-Au薄膜在很高的鹽濃度或者較寬pH范圍的溶液中都很穩(wěn)定。利用BSA-AuNCs潛在的生物傳感應(yīng)用,該納米金簇修飾的玻璃納米孔將在生物研究領(lǐng)域有更加廣闊的發(fā)展空間。第三章基于納米金簇修飾的玻璃錐形納米孔對精氨酸的手性識別本章利用BSA分子的手性區(qū)分作用,報(bào)道了 BSA-Au薄膜修飾的玻璃納米孔對精氨酸(Arg)對映異構(gòu)體的識別。AuNCs表面的BSA包覆層中的羧基可以與Arg中的胍基通過相互作用形成離子配對。通過Zeta電位、AFM等表征,BSA-AuNCs與不同構(gòu)型的Arg的作用力確實(shí)存在一定的差異。然后,通過檢測離子電流,考察了 L-Arg和D-Arg引起B(yǎng)SA-AuNCs薄膜修飾的玻璃錐形納米孔的離子電流的差異性變化。L-Arg和D-Arg的離子電流改變比率分別達(dá)到25%和6%。結(jié)果表明此納米傳感器可以實(shí)現(xiàn)對不同構(gòu)型Arg的區(qū)分。第四章基于納米金簇修飾的玻璃錐形納米孔對半胱氨酸的選擇性檢測本文利用半胱氨酸(Cys)可以通過形成Au-S鍵修飾到Au NCs內(nèi)核,基于空間位阻以及靜電斥力等多方面原因,實(shí)現(xiàn)了 BSA-AuNCs修飾的玻璃納米孔對Cys的選擇性檢測。通過Zeta電位、紅外光譜等表征,證明巰基(-SH)極易連接到Au NCs表面,Cys可以彌補(bǔ)BSA包裹的Au NCs的表面缺陷。當(dāng)Cys結(jié)合到玻璃管壁內(nèi)的Au膜上時(shí),管壁電荷發(fā)生變化,并且監(jiān)測-1 V時(shí)對應(yīng)的離子電流變化比達(dá)到65%。該納米金簇修飾的玻璃錐形納米孔對于具有類似結(jié)構(gòu)的硫醇具有良好的抗干擾性。
[Abstract]:Nowadays, nanoscale provides a very important platform to solve the difficult problems in the field of chemistry, biotechnology, material science and so on. Nano hole detection platform based on glass nanopore is attracting more and more attention due to its advantages such as convenient preparation, low price, compact and durable, and adjustable pore size. The appropriate strategy to group modified nano hole is different, and the development of test platform for the analysis of a series of nucleotides, proteins, metal ions and other substances. Although these methods have their own advantages, they all face the problems of uncontrollable inner surface properties and great destructiveness of TEM. In this paper, a mild, green and controllable biomimetic biomineralization method is applied to successfully modify the gold film with stable structure in the glass nanopores with tens of nanoscale holes by using common proteins. The nano gold film has unique fluorescence characteristics, which is beneficial to the rapid characterization of glass nanoport without destruction through fluorescence imaging. At the same time, the gold nanoparticle modified glass nanopores can achieve enantioselective recognition of arginine and selective detection of cysteine without subsequent modification of new molecules. It provides a new idea for the preparation, characterization and biosensing of glass nanopores. The full text is divided into four parts. The details are as follows: the first chapter is introduction. In this chapter, we first introduce the preparation and functionalization of nanopores. Secondly, we mainly discuss the characterization methods of nanopores. Then two kinds of detection methods based on nanoscale and the application in biological sensing are summarized. Finally, the main meaning and content of this paper are clarified. The second chapter biomimetic glass conical nanopore, synthesis and fluorescence characterization of nano gold clusters modified by adsorption principle, using bovine serum albumin (BSA) reduction of chloroauric acid (HAuC14) nano gold modified nano glass inner cluster successfully in the hole stability. The successful modification of this nano gold cluster can be proved by transmission electron microscope (TEM), energy scattering X ray spectroscopy (EDX), element mapping, I - V curve. The versatile BSA protected gold cluster film (BSA-AuNCs) - modified glass nanoscale can be easily characterized by fluorescence imaging without any damage. In addition, BSA-Au films are stable in very high salt concentration or in a solution with a wide pH range. Using the potential biosensing applications of BSA-AuNCs, the nano gold cluster modified glass nanoholes will have a broader space for development in the field of biological research. The third chapter is the chiral recognition of arginine based on nano gold cluster modified glass tapered nanopores. In this chapter, the recognition of arginine (Arg) enantiomers based on BSA-Au nanoparticle modified glass nanoparticle is reported using the chiral discrimination effect of BSA molecules. AuNCs BSA on the surface of the cladding layer with Arg in carboxyl guanidine through interaction between ion pairing. There are certain differences between the forces of BSA-AuNCs and different configurations of Arg through the characterization of Zeta potential and AFM. Then, by detecting the ion current, the difference in the ion current of the conical glass nanoports modified by the BSA-AuNCs film was investigated by L-Arg and D-Arg. The rate of ion current change of L-Arg and D-Arg is 25% and 6%, respectively. The results show that the nanoscale sensor can distinguish the different configurations of Arg. The fourth chapter is based on the glass cone of nanometer gold clusters modified hole selective detection based on the use of cysteine cysteine (Cys) can be modified to Au NCs kernel by forming Au-S bonds, steric and electrostatic repulsion and many other reasons based on the BSA-AuNCs modified glass nanopore selectivity for the detection of Cys. By means of Zeta potential and infrared spectroscopy, it is proved that the sulfhydryl group (-SH) is easily connected to the surface of Au NCs, and Cys can make up the surface defects of Au NCs wrapped by BSA. When Cys is attached to the Au membrane in the glass tube wall, the charge of the tube wall changes, and the ratio of the corresponding ion current to the -1 V is 65%. The nano gold cluster modified glass conical nanoscale has good anti-interference to the similar structure of mercaptan.
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O657.3

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