發(fā)布時間：2018-01-12 10:12

  本文關鍵詞：新型光學生物傳感方法的構建及其在環(huán)境檢測中的應用　出處：《中國科學院煙臺海岸帶研究所》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：光學生物傳感方法因其出色的特異性以及優(yōu)良的生物相容性等諸多優(yōu)點,廣泛應用于環(huán)境污染分析和生物分析等領域。在本文中,我們專注于開發(fā)具有優(yōu)良光學響應的智能生物材料以及基于生物材料的光學化學反應來構建新穎的光學生物傳感方法用于典型環(huán)境污染物的分析。這些生物傳感方法擁有出色的光學響應性能,可以把對目標物的識別過程轉化為簡單易讀的光學信號,進而實現(xiàn)對目標物的檢測。本文的詳細內容如下:1.基于熒光鐵載體特異性檢測銅離子。在銅離子的存在下,熒光鐵載體的熒光會因為電荷轉移以及銅離子的重金屬效應而發(fā)生猝滅。在0.2-10μM的銅離子的濃度范圍內,熒光鐵載體的熒光猝滅率和銅離子的濃度有著良好的線性關系(R=0.997),檢出限為50 nM。該光學生物傳感方法成功地用于飲用水、海水和生物加標樣品中銅離子的檢測,并與傳統(tǒng)的電感耦合等離子體質譜方法獲得的數(shù)據(jù)相吻合。因此,構建的光學生物傳感方法可以簡單、特異性地檢測實際樣品中的銅離子。2.基于熒光鐵載體檢測呋喃唑酮。呋喃唑酮上的硝基官能團是一個強吸電子基團,可誘導電子轉移而作為一種熒光猝滅劑。呋喃唑酮分子可能比較容易進入到熒光鐵載體分子結構的空腔中,進而高效猝滅熒光鐵載體的熒光。在EDTA的掩蔽下,該體系可以有效避免銅離子的干擾�；诖�,構建了檢測呋喃唑酮的光學生物傳感方法,該生物傳感方法可以在1分鐘內完成對呋喃唑酮的檢測。在2-160μM的呋喃唑酮的濃度范圍內,熒光鐵載體的熒光猝滅率和呋喃唑酮的濃度有著良好的線性關系(R=0.997),檢出限為0.5μM。該工作開發(fā)了第一個檢測呋喃唑酮的熒光生物傳感方法。該熒光生物傳感方法可以快速靈敏的檢測加標環(huán)境水體樣品中的呋喃唑酮。3.基于催化氧化半胱氨酸特異性檢測二價銅離子。在特定條件下,半胱氨酸可以與2,4-二硝基氯苯發(fā)生親核反應并生成黃色產(chǎn)物。在氧氣的存在下,二價銅離子可以特異性地催化氧化半胱氨酸生成胱氨酸,進而阻止了上述反應的發(fā)生。因此,黃色產(chǎn)物吸光度的降低可以反映溶液中二價銅離子的濃度�；诖�,構建了一個檢測二價銅離子的光學生物傳感方法。在0.8-10nm二價銅離子的濃度范圍內,黃色產(chǎn)物吸光度的降低和二價銅離子的濃度有著良好的線性關系(r=0.996)。檢出限為0.5nm。該生物傳感方法成功地用于飲用水、海水和生物樣品中銅離子的檢測,并與傳統(tǒng)的電感耦合等離子體質譜獲得的數(shù)據(jù)相吻合。因此,構建的光學生物傳感方法可以高靈敏、特異性地檢測二價銅離子。4.基于羧酸酯酶e2的表面展示體系特異性吸附和檢測汞離子。銅綠假單胞菌pa1作為汞離子耐受菌具有良好的汞離子吸附能力。研究發(fā)現(xiàn)該菌株分泌的羧酸酯酶e2也可以有效的吸附汞離子,而且在吸附汞離子后酯酶e2的酶活性會被抑制。因此我們將羧酸酯酶e2表達在大腸桿菌的表面來吸附和檢測汞離子。實驗結果表明,該表面展示體系可以有效地吸附環(huán)境中的汞離子,并可以通過調節(jié)ph使體系再生,得以重復利用。此外,該體系也可以有效地對環(huán)境加標樣品中的汞離子進行檢測。因此,該表面展示體系對環(huán)境中汞污染的修復與檢測有著巨大的應用前景。5.基于近紅外比率熒光探針cy-nb來特異性地檢測線粒體內半胱氨酸的濃度水平,并用于評估環(huán)境生物毒素脅迫下細胞及活體水平上的氧化應激狀態(tài),進而反映環(huán)境生物毒素。半胱氨酸作為細胞應對氧化應激的重要防御工具之一,它的濃度水平和細胞內的氧化應激狀態(tài)息息相關。在半胱氨酸的存在下,探針cy-nb的共軛電子體系會發(fā)生重排,導致了吸收光譜和熒光光譜的明顯變化,進而實現(xiàn)了對半胱氨酸的檢測。作為一個近紅外比率型熒光探針,cy-nb對線粒體內半胱氨酸的檢測不受生物體自發(fā)熒光的干擾,因此有著較高的靈敏度。同時探針cy-nb可以在五分鐘內實現(xiàn)對半胱氨酸的檢測。因此,探針cy-nb可以敏感地檢測到氧化脅迫狀態(tài)下線粒體內半胱氨酸濃度水平的波動。此外探針cy-nb還成功檢測到了環(huán)境生物毒素刺激下,小鼠腹腔內半胱氨酸濃度水平的變化。因此,探針cy-nb對于檢測環(huán)境生物毒素導致的氧化脅迫,從而反映環(huán)境生物毒素的存在以及進一步探究半胱氨酸生理功能等方面具有廣泛的應用前景。6.基于近紅外熒光探針cy-des檢測己烯雌酚。該探針可以有效地避免海水中可溶性有機物自發(fā)熒光的干擾。由于探針cy-des和己烯雌酚分子間的靜電作用而發(fā)生分子間的集聚,進而探針cy-des的吸收光譜和熒光光譜性質發(fā)生了明顯的改變。在1-8μM己烯雌酚的濃度范圍內,探針Cy-DES光譜性質的改變和己烯雌酚的濃度之間有著良好的線性關系(R=0.999),檢出限為0.2μM。該檢測方法成功地用于檢測海水和生物樣品中的己烯雌酚,并和傳統(tǒng)的高效液相色譜法獲得的數(shù)據(jù)相吻合。此外,肉眼可以直接通過觀察到己烯雌酚存在下探針Cy-DES顏色的變化,因此該分析方法在己烯雌酚的現(xiàn)場檢測方面有著巨大的應用前景。
[Abstract]:In this paper , we focus on developing an intelligent biological material with excellent optical response and an optical chemical reaction based on biological material . The fluorescence quenching rate of the fluorescent iron carrier and the concentration of furazolidone have a good linear relationship ( R = 0.997 ) . The detection limit is 50 nM .

【學位授予單位】：中國科學院煙臺海岸帶研究所
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X830;TP212.3
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本文編號：1413798