本文選題：生物傳感　切入點(diǎn)：細(xì)胞分析　出處：《南京大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：光學(xué)探針由于其靈敏以及成像的優(yōu)越性越來(lái)越引起分析化學(xué)研究者的興趣。其原理一般是通過(guò)具有優(yōu)良的光學(xué)(一般是熒光)性質(zhì)的物質(zhì)與目標(biāo)物發(fā)生作用,引起探針發(fā)光性質(zhì)的改變,通過(guò)光學(xué)檢測(cè)手段獲得被測(cè)組分定性或定量的信息,甚至還能用于細(xì)胞或活體里的可視化成像分析。結(jié)合納米材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的多樣性,本文致力于生物功能化的光學(xué)納米探針在生物傳感和細(xì)胞分析中的應(yīng)用。1.基于逐步化學(xué)反應(yīng)策略的高靈敏電致化學(xué)發(fā)光生物傳感利用逐步化學(xué)反應(yīng)構(gòu)建量子點(diǎn)電致化學(xué)發(fā)光(ECL)的高靈敏平臺(tái)檢測(cè)多巴胺。為了構(gòu)建這個(gè)平臺(tái),合成一種硼酸功能化的芘識(shí)別探針,通過(guò)π-π堆積作用自組裝固定在碳納米管上。另外,合成3,3’-二硫代二丙酸-二(N-羥基丁二酰亞胺酯)(DSP)功能化的CdTe量子點(diǎn)(QDs)作為信號(hào)輸出探針,并用顯微鏡和光譜儀進(jìn)行表征。在目標(biāo)物多巴胺存在下,發(fā)生逐步化學(xué)反應(yīng),多巴胺先被硼酸功能化的芘探針識(shí)別,然后又能與DSP-QDs偶聯(lián),使得DSP-QDs能夠被固定到電極上作為ECL發(fā)光劑產(chǎn)生信號(hào),這種方法的優(yōu)勢(shì)是在沒有目標(biāo)物的情況下背景信號(hào)很低。利用O2作為內(nèi)源性共反應(yīng)劑,這種ECL信號(hào)從無(wú)到有的方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多巴胺定量分析,線性范圍是50pM到10nM,檢測(cè)限是26pM。該基于逐步化學(xué)反應(yīng)的生物傳感器還具有很高的抗干擾能力,能夠用于檢測(cè)人腦脊液樣品中的多巴胺。該工作構(gòu)建的逐步化學(xué)反應(yīng)方法為高選擇性的分析檢測(cè)生物小分子開辟了新方向。2.自組裝DNA凝膠作為開關(guān)用于蛋白質(zhì)的熒光傳感目標(biāo)物誘導(dǎo)引起結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的材料由于高可控性和靈敏性在生命分析中具有重要意義。在本工作中,設(shè)計(jì)了一種適配體功能化的DNA水凝膠作為目標(biāo)物誘導(dǎo)的可轉(zhuǎn)換材料用于蛋白質(zhì)的分析。這種DNA凝膠是用純DNA自組裝而成,不需要任何合成聚合物作為凝膠的骨架。它是用由一種Y-形狀的DNA作為基本單元和含有適配體的L-DNA作為連接DNA構(gòu)成,經(jīng)過(guò)DNA雜交自組裝形成。凝血酶作為檢測(cè)的典型蛋白質(zhì),DNA水凝膠首先能通過(guò)包在凝膠里的金納米顆粒(AuNPs)作為指示劑用于比色型檢測(cè)。另外,合成一種帶正電荷的聚乙酰亞胺包裹的量子點(diǎn)(PEI-QDs)作為熒光信號(hào)單元。目標(biāo)物存在時(shí),由于含有適配體的DNA與目標(biāo)物具有更強(qiáng)的結(jié)合作用力,DNA凝膠發(fā)生溶液態(tài)的轉(zhuǎn)變,從而釋放出包夾在里面的AuNPs.釋放的AuNPs與凝膠上層溶液中帶正電荷的PEI-QDs通過(guò)靜電作用力結(jié)合,發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移猝滅量子點(diǎn)的熒光,產(chǎn)生了一種靈敏檢測(cè)目標(biāo)蛋白的方法。這種方法能檢測(cè)凝血酶的濃度范圍在75 nM到12.5 gM,在3倍信噪比的情況下,檢測(cè)限達(dá)到67 nM,并且能在復(fù)雜的血清樣品中檢測(cè)凝血酶。這種生物兼容的DNA凝膠為信號(hào)轉(zhuǎn)變提供一種通用性的開關(guān)型材料,并且也為蛋白質(zhì)的檢測(cè)開辟新方向。3.基于可持續(xù)發(fā)光納米探針的時(shí)間分辨熒光共振能量轉(zhuǎn)移的生物傳感和細(xì)胞凋亡壽命成像時(shí)間分辨熒光是一種能夠有效減少短壽命的背景熒光和來(lái)自細(xì)胞和組織的自發(fā)熒光干擾的技術(shù)。本工作中,我們合成一種可持續(xù)發(fā)光納米(PLNP)探針,構(gòu)建通用性的時(shí)間分辨-熒光共振能量轉(zhuǎn)移(TR-FRET)平臺(tái)用于生物傳感、細(xì)胞凋亡壽命成像和壽命定量細(xì)胞內(nèi)的caspase-3。制備三種PLNP生物功能化的納米探針用于檢測(cè)半胱氨酸天冬酶caspase-3、microRNA和血小板源生長(zhǎng)因子(PDGF),這些探針都是通過(guò)羧基功能化的PLNPs共價(jià)偶聯(lián)染料標(biāo)記的多肽或者DNA。多肽功能化的納米探針也用于熒光壽命成像來(lái)監(jiān)測(cè)細(xì)胞凋亡,并且研究細(xì)胞內(nèi)熒光壽命和caspase-3活性的定量關(guān)系,從而構(gòu)建一種原位的熒光壽命定量監(jiān)測(cè)的方法。基于PLNPs的TR-FRET概念和分析方法對(duì)于探索生命過(guò)程中一些動(dòng)力學(xué)信息具有很大的潛力。4.卟啉光敏化的金屬有機(jī)框架用于凋亡酶響應(yīng)的癌細(xì)胞治療診斷設(shè)計(jì)一種多功能化的金屬有機(jī)架構(gòu)(MOF)納米探針,用于癌細(xì)胞光動(dòng)力治療和細(xì)胞凋亡蛋白酶響應(yīng)的治療診斷。光敏劑卟啉衍生物(TMPyP)在MOF籠中的激發(fā)態(tài)能級(jí)改變,引起包夾卟啉的MOF納米結(jié)構(gòu)的單線態(tài)氧量子產(chǎn)率增大6.2倍。納米探針通過(guò)MOF表面共價(jià)偶聯(lián)H2N-PEG-葉酸和Cy3標(biāo)記的多肽得到。探針選擇性地進(jìn)入癌細(xì)胞線粒體,激光輻照產(chǎn)生單線態(tài)氧,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和激活細(xì)胞質(zhì)里caspase-3活性,釋放Cy3,利用增強(qiáng)的熒光信號(hào)監(jiān)測(cè)治療效果。該方案實(shí)現(xiàn)一個(gè)納米載體中治療和診斷功能的集合,為癌癥診斷和治療提供新技術(shù)與新方法。5.原位激活和監(jiān)控細(xì)胞里的半胱氨酸天冬酶家族演變細(xì)胞里半胱氨酸天冬酶(caspase)家族演變?cè)诩?xì)胞凋亡過(guò)程中起著重要的作用。為了評(píng)估這個(gè)過(guò)程,設(shè)計(jì)一個(gè)普適性的平臺(tái)可以用來(lái)原位激活和監(jiān)控細(xì)胞里caspase的演變。利用常見的金納米材料作為載體和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的光熱材料,金納米載體上組裝兩種染料標(biāo)記的多肽分別是酶家族上游caspase-9底物和下游caspase-3底物作為信號(hào)開關(guān),并修飾葉酸作為靶向部分,最后形成染料標(biāo)記的多肽和葉酸修飾的金納米探針。由于兩種染料分別與金納米材料的兩個(gè)表面等離子體共振吸收發(fā)生能量轉(zhuǎn)移,探針的熒光最初是被猝滅的。一旦探針被癌細(xì)胞內(nèi)吞后對(duì)其進(jìn)行光熱治療誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,探針上的多肽隨著caspase家族從上游到下游的演變而順序被剪切,熒光也逐漸被點(diǎn)亮,點(diǎn)亮的熒光信號(hào)可以用作檢測(cè)癌細(xì)胞里caspase-9和caspase-3兩種酶的活性和監(jiān)控活體里的演變。恢復(fù)的熒光信號(hào)同樣可以用來(lái)評(píng)估金納米材料光熱治療的效果。這個(gè)工作為研究細(xì)胞里caspase家族提供有力的工具,也闡釋細(xì)胞凋亡過(guò)程中caspase家族的生物學(xué)意義。6.多步組裝的超級(jí)催化劑應(yīng)用于超靈敏檢測(cè)和細(xì)胞傳感金屬卟啉具有類似于過(guò)氧化酶的催化性質(zhì),但是由于他們?nèi)芙庑圆罨蛘咭拙奂３?dǎo)致催化性能降低。本章設(shè)計(jì)了一種新型的多步自組裝超級(jí)催化劑,該超級(jí)催化劑顯著增強(qiáng)血紅素(Hemin)的催化性質(zhì)。多步自組裝的方法如下：通過(guò)帕米磷酸二鈉還原氯金酸合成了一種本身表面含有氨基的金納米粒子(N-AuNPs),經(jīng)過(guò)EDC反應(yīng)將Hemin偶聯(lián)到金納米材料的表面形成Au-Hemin;合成的咪唑類有機(jī)化合物(MPT)能夠通過(guò)Fe-N的配位作用軸向配位到Hemin形成Au-Hem-MPT;在Hg2+的存在下,這種軸向配體能誘導(dǎo)配位物聚合形成Au-Hem-MPT-Hg超級(jí)催化劑。構(gòu)建的超級(jí)催化劑在催化效率和動(dòng)力學(xué)上都顯著提高了Hemin的催化性能。此外,超級(jí)催化劑能達(dá)到對(duì)Hg2+低至aM濃度的超靈敏檢測(cè)以及能實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞中活性氧的成像。這種自組裝的高性能催化劑為催化機(jī)理研究和生物分子靈敏檢測(cè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1;O657.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 于歆;流動(dòng)細(xì)胞分析儀投入使用[J];中國(guó)甜菜糖業(yè);2000年03期

2 唐宏武,陳觀銓,曾云鶚;現(xiàn)代細(xì)胞分析中的儀器分析方法[J];分析科學(xué)學(xué)報(bào);1999年06期

3 張璐;屈鋒;婁蓓蕾;;毛細(xì)管電泳在完整哺乳動(dòng)物細(xì)胞分析中的應(yīng)用[J];色譜;2012年02期

4 高健;劉_g;蔣文強(qiáng);田洪孝;;微流控芯片上的細(xì)胞分析研究進(jìn)展[J];化學(xué)分析計(jì)量;2006年06期

5 李海芳;張英;林金明;;基于微流控芯片-質(zhì)譜聯(lián)用的細(xì)胞分析研究進(jìn)展[J];中國(guó)科學(xué):化學(xué);2014年05期

6 程介克,王宗禮;微柱分離用于單個(gè)細(xì)胞分析[J];高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào);1997年07期

7 ;[J];;年期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 黃少軍;范久波;;急診血液分析中檢測(cè)時(shí)間對(duì)白細(xì)胞分析結(jié)果的影響[A];第四屆全國(guó)臨床檢驗(yàn)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2006年

2 陳國(guó)強(qiáng);施明月;趙湘;何達(dá)康;劉建棟;;普通光鏡尿棘紅細(xì)胞分析對(duì)血尿定位診斷的評(píng)價(jià)[A];2004年浙江省檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2004年

3 林金明;魏慧斌;劉傳森;;微流控芯片質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用于細(xì)胞代謝及其相互作用的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第9分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張磊;功能化熒光納米探針用于生物傳感和細(xì)胞分析的新方法研究[D];南京大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1597428