基于氧化石墨烯和硫化鉛納米顆粒的熒光生物傳感器研究.pdf

1、納米材料指的是三維空間尺寸中至少有一維處于納米量級(1-100nm)的材料，納米材料具有表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應。自20世紀80年代起，納米科學使材料的結構從根本上發(fā)生了改變，在其他學科和領域不斷滲透，帶動了許多研究領域中熱點的不斷涌現(xiàn)，目前被廣泛應用于物理、化學等許多領域，被公認為21世紀最具前途的科研領域之一。納米粒子與生物體有著密切的關系：生物體內(nèi)組分的尺寸一般在5-200nm范圍內(nèi)，這就標志著納米生物

2、學可以在納米尺度范圍了解生物大分子的精細結構以及其功能關系，獲得生命信息。近些年來，納米技術與生物傳感技術相結合，為納米科學的發(fā)展注入了新的活力。
　　蛋白質是生命的物質基礎，它是與生命及各種形式的生命活動(進化、物質運轉、遺傳等)緊密聯(lián)系在一起的物質，有些蛋白質還可以作為疾病判別與診斷的依據(jù)。因此，建立簡單、實用的蛋白質檢測方法對藥物研究、臨床診治等具有重要的意義。三聚氰胺屬于難代謝物質，如果進入人和動物體內(nèi)能夠不同程度地導致腎

3、衰竭或者死亡，三聚氰胺還能導致結石從而誘發(fā)泌尿系統(tǒng)疾病。因此，嚴格控制三聚氰胺的使用越來越受到人們關注。但由于現(xiàn)有的三聚氰胺的檢測方法存在需要使用大型儀器，檢測成本高，操作復雜耗時等缺點，使發(fā)展新型的、高靈敏度、好特異性的三聚氰胺檢測方法顯得尤為重要。
　　本研究論文將兩種納米材料氧化石墨烯和PbS納米顆粒與生物傳感技術相結合，構建新型的生物傳感器，針對當前分析化學的發(fā)展和醫(yī)學檢驗中存在的焦點問題，提出了新穎的傳感方法和信號放大模

4、式，設計了高靈敏度的熒光傳感器，實現(xiàn)了對多種生命物質的檢測。采用熒光分析法、免疫分析法等化學生物傳感技術來檢測人IgG、DNA甲基化酶、三聚氰胺等，為遺傳疾病的快速準確診斷、流行病的現(xiàn)場篩查與群體控制，環(huán)境監(jiān)測，食品安全檢測等研究提供新方法。
　　(1)第二章，設計了基于氧化石墨烯的熒光DNA傳感器用于甲基化酶活性檢測。使用一條可以甲基化的DNA底物探針(發(fā)夾探針)，在DNA甲基化酶DamMTase的催化下，進行完全甲基化，使用可

5、以特異性切割甲基化位點的限制性內(nèi)切酶Dpn I切割發(fā)夾探針，釋放ssDNA。然后利用氧化石墨烯(GO)對于ssDNA和dsDNA吸附能力的不同，使熒光信號產(chǎn)生較大的變化，實現(xiàn)信號的輸出。該方法易于操作，較低背景干擾，可實現(xiàn)對DNA甲基化酶DamMTase活性的簡單，準確，快速，靈敏檢測，響應的動態(tài)范圍可從0.8U/mL，到25 U/mL。
　　(2)第三章，設計了基于氧化石墨烯的熒光DNA傳感器用于三聚氰胺檢測。利用胸腺嘧啶(T)

6、與三聚氰胺(Melamine)的特異性結合的原理，設計一種基于氧化石墨烯的熒光傳感器，通過聚T探針上的胸腺嘧啶(T)與三聚氰胺(Melamine)的特異性結合前后，聚T探針與氧化石墨烯的作用力的變化而引起的熒光信號的變化，來實現(xiàn)對三聚氰胺的特異性檢測。該方法設計簡單、快速、成本低且靈敏度高，將在食品安全、生物分析等領域具有廣闊的應用前景。實驗中采用熒光光譜法進行了表征。該方法較低背景干擾，易于操作，響應的動態(tài)范圍可從10nM到1200n

7、M，其檢測的最低濃度為1.45nM。
　　(3)第四章，設計了基于硫化鉛納米顆粒放大的免疫傳感器用于人免疫球蛋白G(IgG)的檢測。反應分兩步進行。第一步：在聚苯乙烯微孔板表面固定羊抗人IgG，接著加入分析物人IgG，通過免疫夾心反應與標記PbS納米顆粒的羊抗人IgG結合，再加入硝酸將PbS納米顆粒溶解，使Pb2+完全釋放出來，得到Pb2+樣品。第二步：Pb2+相應的脫氧核酶DNAzyme底物鏈標記熒光基團FAM，酶鏈標記猝滅基團