本文關(guān)鍵詞：基于納米材料構(gòu)建的鈣調(diào)蛋白和細(xì)胞表面多糖的生物傳感分析研究

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【摘要】：生物分析作為現(xiàn)代分析技術(shù)的重要成員,以生物的含量、結(jié)構(gòu)和功能等為研究內(nèi)容,為人類日常生活、疾病預(yù)防和檢測都帶來了極大的便利。其中,生物傳感器是一種融合了多學(xué)科交叉知識的新型生物分析方法。通過適當(dāng)?shù)姆绞綄⑸锘钚圆牧�、物理化學(xué)換能器和信號放大裝置進(jìn)行有效地結(jié)合,生物傳感器能夠成功實(shí)現(xiàn)多種生物大分子的快速和微量的分析。由于其具有良好的選擇性、較高的靈敏度、簡單的實(shí)驗(yàn)過程、更快的分析速度、簡便的實(shí)驗(yàn)儀器等優(yōu)點(diǎn),而日漸成為當(dāng)前分析研究中普遍使用的檢測技術(shù)之一,并廣泛應(yīng)用于多種分析化學(xué)領(lǐng)域中。在當(dāng)代研究中,納米材料構(gòu)建的生物傳感器在傳感性能上又得到了普遍提高。納米材料是一種在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍的材料,它具有區(qū)別于常規(guī)尺寸材料的一些特殊的物理化學(xué)性能小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)。相對于傳統(tǒng)的生物傳感器,基于納米材料而構(gòu)建的新型傳感器在檢測性能上得到了大幅提高,并且可以實(shí)現(xiàn)高通量的實(shí)時分析檢測�，F(xiàn)如今,基于納米材料所構(gòu)建的新型生物傳感器在納米科學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的不斷推動下正快速發(fā)展,這種高選擇性、高靈敏度的檢測裝置已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)絕大部分生物大分子的檢測,甚至還可以應(yīng)用于生物大分子的活體檢測和實(shí)時監(jiān)控中。 本論文分為以下幾部分： 第一章：緒論 本章介紹了生物傳感器的構(gòu)成和工作原理,分類。介紹了納米材料的制備和表征方法,及其在生物傳感器中的應(yīng)用。最后,總結(jié)了本論文的工作并說明了本論文的工作意義。 第二章：基于增強(qiáng)型生物催化沉淀和雙層酶策略免疫傳感器的制備及其對鈣調(diào)蛋白的電化學(xué)檢測 本章基于增強(qiáng)型生物催化沉淀和雙層酶策略研制了一種高靈敏的免疫傳感器,并用于鈣調(diào)蛋白的電化學(xué)分析研究。該傳感器通過引入蜂窩狀介孔碳(honeycomb-like mesoporous carbon,HMPC)為傳感平臺來依序固載抗體(Abl).CaM和多功能標(biāo)記物。多功能標(biāo)記物(HRP-PAupc-Abl)是通過將Ab1和辣根過氧化酶(horseradish peroxidase,HRP)共價鍵合于聚丙烯酸修飾的金爆米花納米粒子(poly(acrylic acid)-functionalized Au popcorn nanoparticles,PAupc)上。HRP標(biāo)記二抗(HRP-Ab2)能夠特異性識別多功能標(biāo)記物而形成新型雙層酶策略,從而誘發(fā)增強(qiáng)型生物催化沉淀。應(yīng)用于CaM檢測后得到的線性響應(yīng)范圍為5.0pg mL-1～100ng mL-1,檢測限為1.5pg mL-1.將該傳感器用于檢測不同細(xì)胞中CaM表達(dá)水平,能夠取得滿意的分析結(jié)果,顯示出在癌癥研究中的應(yīng)用潛力。 第三章：基于金-銀-石墨烯復(fù)合納米材料和增強(qiáng)型金納米棒標(biāo)記物的鈣調(diào)蛋白放大電化學(xué)檢測 本章發(fā)展了一種新型的生物傳感方法,該方法以金-銀-石墨烯復(fù)合納米材料(AuAgGP)為蛋白質(zhì)的固載基質(zhì),以金納米棒(GNRs)為增強(qiáng)型電化學(xué)標(biāo)記物。首先,通過在電極上修飾硫堇-殼聚糖作為支持層來固定AuAgGP.該復(fù)合材料不但為CaM的高密度結(jié)合提供了有效的平臺,還提高了電化學(xué)信號。為了制備增強(qiáng)型標(biāo)記物(HRP-Ab2-GNRs),我們合成了GNRs,它不但能夠能夠結(jié)合二抗(Ab2)和辣根過氧化物酶(HRP),也加快了電極表面的電子傳遞。使用兩步免疫法,將HRP-Ab2-GNRs孵育于電極表面,在硫堇的存在下,通過HRP催化過氧化氫(H202)來產(chǎn)生電化學(xué)信號。該免疫傳感器在CaM定量檢測中顯示出良好的分析性能：檢測線性范圍為50pg mL-1～200pg mL-1,檢測限為18pgmL-1。也被成功地應(yīng)用于癌癥細(xì)胞(HepG2和MCF-7細(xì)胞)中CaM含量的研究,此結(jié)果表明本章所構(gòu)建的免疫傳感器為CaM分析提供了新方法,也為癌癥診斷和治療提供了便利。 第四章：基于樹狀大分子功能化碳納米管的免疫傳感器的制備及其對鈣調(diào)蛋白的電化學(xué)檢測 本章基于樹狀大分子功能化的碳納米管(PCNT)研制了一種高靈敏的免疫傳感器,并用于鈣調(diào)蛋白的電化學(xué)分析研究。該傳感器通過引入聚丙烯酸(PAA)修飾的金納米棒(PAuNRs)為傳感平臺來依序地固載一抗(Ab1)、鈣調(diào)蛋白(CaM)和多功能標(biāo)記物(HRP-PCNT-Ab1)。HRP-PCNT-Ab1是通過將和辣根過氧化酶(horseradish peroxidase, HRP)共價鍵合于樹狀大分子(PAMAM)修飾的碳納米管(CNT)上。HRP標(biāo)記的二抗(HRP-Ab2)能夠特異性識別多功能標(biāo)記物,從而進(jìn)一步加大酶的固載量,提高了傳感器的靈敏度：線性響應(yīng)范圍為0.51ng mL-1～382.5ng mL-1,檢測限為0.1ng mL-1。 第五章：球形介孔碳多功能生物標(biāo)記物構(gòu)建的免疫傳感器及其用于鈣調(diào)蛋白的分析研究 本章通過聚電解質(zhì)層層自組裝對球形介孔碳(GMC)進(jìn)行了表面修飾,使其有足夠的活性官能團(tuán)連接生物大分子從而制得一種多功能生物標(biāo)記物(HRP-GMC-Ab1).基于此多功能生物標(biāo)記物,我們構(gòu)建了一種高靈敏電化學(xué)免疫傳感器,并用于CaM的分析研究中。該免疫傳感器是通過將還原型氧化石墨烯(rGO)/金爆米花納米粒子(Aupcs)作為傳感基質(zhì)來連接CaM。HRP-GMC-Ab1能夠識別CaM和提供大量酶來產(chǎn)生催化電流形成檢測信號,并且通過捕捉第二酶層(HRP-PAu-Ab2)又進(jìn)一步地放大了檢測信號。將該免疫傳感器用于CaM的檢測中取得了良好的分析結(jié)果：線性范圍為5.0pg mL-1～115ng mL-1,檢測限為1.5pgmL-1。聚電解質(zhì)層層自組裝成功地實(shí)現(xiàn)了介孔碳的表面改性,此方法不需要復(fù)雜的合成過程方法,可方便地應(yīng)用于其他材料的修飾。同時,基于此構(gòu)建的電化學(xué)免疫傳感器具有高的靈敏度,響應(yīng)快速,好的選擇性和穩(wěn)定性,為電化學(xué)生物傳感器在生物大分子分析方面開拓了新的應(yīng)用前景。 第六章：競爭策略和雙功能納米復(fù)合物用于活細(xì)胞表面多聚糖的熒光檢測 細(xì)胞表面多聚糖是一類與癌癥的形成和發(fā)展密切相關(guān)的生物大分子,對于多聚糖的分析檢測對癌癥的診斷和治療有重要作用。本章發(fā)展了一種基于競爭策略和雙功能納米復(fù)合物的熒光方法并用于癌細(xì)胞表面多聚糖的檢測。競爭策略是以多聚糖與凝集素的特異性結(jié)合為基礎(chǔ),癌細(xì)胞與巰基糖衍生物競爭結(jié)合刀豆球蛋白(Con A)修飾電極來實(shí)現(xiàn)檢測的。通過將量子點(diǎn)(QDs)固定于牛血清白蛋白(BSA)包裹的金納米粒子,再通過Au-S鍵固定合成的巰基糖衍生物,我們合成了一種多功能納米復(fù)合物({QDs-Au-BSA-mannose})。由于QDs與Au納米粒子之間通過BSA分開,{QDs-Au-BSA-mannose}在保持QDs熒光的同時,還能特異性地結(jié)合于Con A修飾電極上。Con A修飾電極是以金納米棒(GNRs)為基質(zhì)來有效地固載Con A。本方法已被成功應(yīng)用于兩種癌癥細(xì)胞的分析檢測(A549和QGY-7701),顯示了其在活癌癥細(xì)胞中多聚糖分析中的潛力。
【關(guān)鍵詞】：生物傳感器 納米材料 電化學(xué) 熒光 鈣調(diào)蛋白 多聚糖
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O657.1;TP212.3
【目錄】：

• 論文摘要6-10
• Abstract10-19
• 第一章 緒論19-58
• 第一節(jié) 癌癥相關(guān)生物大分子的檢測20-35
• 第二節(jié) 納米材料及其構(gòu)建的生物傳感器35-42
• 第三節(jié) 生物傳感器的概述及其在生物大分子檢測中的應(yīng)用42-50
• 第四節(jié) 本論文的選題背景和研究內(nèi)容50-51
• 第五節(jié) 本論文的工作和意義51-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 第二章 基于增強(qiáng)型生物催化沉淀和雙層酶策略免疫傳感器的制備及其對鈣調(diào)蛋白的電化學(xué)檢測58-71
• 摘要58
• 1. 引言58-60
• 2. 實(shí)驗(yàn)部分60-62
• 2.1 試劑與儀器60
• 2.2 細(xì)胞的培養(yǎng)與處理60
• 2.3 PAupc納米粒子的制備60-61
• 2.4 HRP-PAupc-Abl的合成61
• 2.5 電化學(xué)免疫傳感器的構(gòu)建生物催化共沉淀和電化學(xué)檢測過程61-62
• 2.6 生物催化共沉淀和電化學(xué)檢測過程62
• 3. 結(jié)果與討論62-68
• 3.1 HRP-PAupc-Ab_1的表征62-63
• 3.2 電化學(xué)免疫傳感器的SEM表征63-64
• 3.3 電化學(xué)免疫傳感器的檢測原理64
• 3.4 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化64-65
• 3.5 基于雙層酶策略的鈣調(diào)蛋白的靈敏檢測65-67
• 3.6 癌癥細(xì)胞中CaM的檢測67-68
• 4. 結(jié)論68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 第三章 基于金-銀-石墨烯復(fù)合納米材料和增強(qiáng)型金納米棒標(biāo)記物的鈣調(diào)蛋白放大電化學(xué)檢測71-84
• 摘要71
• 1. 引言71-73
• 2. 實(shí)驗(yàn)部分73-75
• 2.1 試劑與材料73
• 2.2 GNRs的合成73
• 2.3 HRP-Ab_2-GNRs的的制備73-74
• 2.4 AuAgGP的制備74
• 2.5 免疫傳感器的制備及電化學(xué)檢測過程74-75
• 3. 結(jié)果與討論75-81
• 3.1 AuAgGP的表征75-76
• 3.2 GNRs和HRP-Ab_2-GNRs的表征76-77
• 3.3 免疫傳感器制備的電化學(xué)表征77-78
• 3.4 電化學(xué)檢測的條件優(yōu)化78
• 3.5 免疫反應(yīng)條件優(yōu)化78-79
• 3.6 CaM的檢測79-80
• 3.7 CaM在癌癥細(xì)胞中含量的檢測80-81
• 4. 結(jié)論81
• 致謝81-82
• 參考文獻(xiàn)82-84
• 第四章 基于樹狀大分子功能化碳納米管的免疫傳感器的制備及其對鈣調(diào)蛋白的電化學(xué)檢測84-95
• 摘要84
• 1. 引言84-85
• 2. 實(shí)驗(yàn)部分85-87
• 2.1 試劑與儀器85
• 2.2 PAuNRs的制備85-86
• 2.3 HRP-PCNT-Ab_1的合成86
• 2.4 電化學(xué)免疫傳感器的制備86-87
• 2.5 電化學(xué)檢測過程87
• 3. 結(jié)果與討論87-92
• 3.1 HRP-PCNT-Ab_1的表征87-88
• 3.2 電化學(xué)免疫傳感器的表征88-89
• 3.3 電化學(xué)免疫傳感器的檢測原理89-90
• 3.4 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化90-91
• 3.5 CaM的靈敏檢測91-92
• 4. 結(jié)論92
• 致謝92-93
• S每嘉南，
  
  本文編號：577043
  boshi