本文關(guān)鍵詞：新型光學(xué)生物傳感方法的構(gòu)建及其在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用　出處：《中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：光學(xué)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(diǎn),廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染分析和生物分析等領(lǐng)域。在本文中,我們專注于開發(fā)具有優(yōu)良光學(xué)響應(yīng)的智能生物材料以及基于生物材料的光學(xué)化學(xué)反應(yīng)來構(gòu)建新穎的光學(xué)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(xué)響應(yīng)性能,可以把對(duì)目標(biāo)物的識(shí)別過程轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單易讀的光學(xué)信號(hào),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的檢測(cè)。本文的詳細(xì)內(nèi)容如下:1.基于熒光鐵載體特異性檢測(cè)銅離子。在銅離子的存在下,熒光鐵載體的熒光會(huì)因?yàn)殡姾赊D(zhuǎn)移以及銅離子的重金屬效應(yīng)而發(fā)生猝滅。在0.2-10μM的銅離子的濃度范圍內(nèi),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(guān)系(R=0.997),檢出限為50 nM。該光學(xué)生物傳感方法成功地用于飲用水、海水和生物加標(biāo)樣品中銅離子的檢測(cè),并與傳統(tǒng)的電感耦合等離子體質(zhì)譜方法獲得的數(shù)據(jù)相吻合。因此,構(gòu)建的光學(xué)生物傳感方法可以簡(jiǎn)單、特異性地檢測(cè)實(shí)際樣品中的銅離子。2.基于熒光鐵載體檢測(cè)呋喃唑酮。呋喃唑酮上的硝基官能團(tuán)是一個(gè)強(qiáng)吸電子基團(tuán),可誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移而作為一種熒光猝滅劑。呋喃唑酮分子可能比較容易進(jìn)入到熒光鐵載體分子結(jié)構(gòu)的空腔中,進(jìn)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(gòu)建了檢測(cè)呋喃唑酮的光學(xué)生物傳感方法,該生物傳感方法可以在1分鐘內(nèi)完成對(duì)呋喃唑酮的檢測(cè)。在2-160μM的呋喃唑酮的濃度范圍內(nèi),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(guān)系(R=0.997),檢出限為0.5μM。該工作開發(fā)了第一個(gè)檢測(cè)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(cè)加標(biāo)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(cè)二價(jià)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(yīng)并生成黃色產(chǎn)物。在氧氣的存在下,二價(jià)銅離子可以特異性地催化氧化半胱氨酸生成胱氨酸,進(jìn)而阻止了上述反應(yīng)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(jià)銅離子的濃度�；诖�,構(gòu)建了一個(gè)檢測(cè)二價(jià)銅離子的光學(xué)生物傳感方法。在0.8-10nm二價(jià)銅離子的濃度范圍內(nèi),黃色產(chǎn)物吸光度的降低和二價(jià)銅離子的濃度有著良好的線性關(guān)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(cè),并與傳統(tǒng)的電感耦合等離子體質(zhì)譜獲得的數(shù)據(jù)相吻合。因此,構(gòu)建的光學(xué)生物傳感方法可以高靈敏、特異性地檢測(cè)二價(jià)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(cè)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(huì)被抑制。因此我們將羧酸酯酶e2表達(dá)在大腸桿菌的表面來吸附和檢測(cè)汞離子。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(diào)節(jié)ph使體系再生,得以重復(fù)利用。此外,該體系也可以有效地對(duì)環(huán)境加標(biāo)樣品中的汞離子進(jìn)行檢測(cè)。因此,該表面展示體系對(duì)環(huán)境中汞污染的修復(fù)與檢測(cè)有著巨大的應(yīng)用前景。5.基于近紅外比率熒光探針cy-nb來特異性地檢測(cè)線粒體內(nèi)半胱氨酸的濃度水平,并用于評(píng)估環(huán)境生物毒素脅迫下細(xì)胞及活體水平上的氧化應(yīng)激狀態(tài),進(jìn)而反映環(huán)境生物毒素。半胱氨酸作為細(xì)胞應(yīng)對(duì)氧化應(yīng)激的重要防御工具之一,它的濃度水平和細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激狀態(tài)息息相關(guān)。在半胱氨酸的存在下,探針cy-nb的共軛電子體系會(huì)發(fā)生重排,導(dǎo)致了吸收光譜和熒光光譜的明顯變化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)半胱氨酸的檢測(cè)。作為一個(gè)近紅外比率型熒光探針,cy-nb對(duì)線粒體內(nèi)半胱氨酸的檢測(cè)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(shí)探針cy-nb可以在五分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)半胱氨酸的檢測(cè)。因此,探針cy-nb可以敏感地檢測(cè)到氧化脅迫狀態(tài)下線粒體內(nèi)半胱氨酸濃度水平的波動(dòng)。此外探針cy-nb還成功檢測(cè)到了環(huán)境生物毒素刺激下,小鼠腹腔內(nèi)半胱氨酸濃度水平的變化。因此,探針cy-nb對(duì)于檢測(cè)環(huán)境生物毒素導(dǎo)致的氧化脅迫,從而反映環(huán)境生物毒素的存在以及進(jìn)一步探究半胱氨酸生理功能等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。6.基于近紅外熒光探針cy-des檢測(cè)己烯雌酚。該探針可以有效地避免海水中可溶性有機(jī)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(jìn)而探針cy-des的吸收光譜和熒光光譜性質(zhì)發(fā)生了明顯的改變。在1-8μM己烯雌酚的濃度范圍內(nèi),探針Cy-DES光譜性質(zhì)的改變和己烯雌酚的濃度之間有著良好的線性關(guān)系(R=0.999),檢出限為0.2μM。該檢測(cè)方法成功地用于檢測(cè)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(chǎng)檢測(cè)方面有著巨大的應(yīng)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(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X830;TP212.3
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本文編號(hào)：1413798