納米金熒光探針用于生物大分子的研究與應(yīng)用.pdf

1、納米熒光探針作為一種新型的探針，它所特有的量子尺寸效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)使之呈現(xiàn)出許多與同質(zhì)單分子或大塊物體不同的光學(xué)性質(zhì)，因此，納米材料作為熒光探針用于分析化學(xué)的研究逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注。目前，金屬和半導(dǎo)體量子點(diǎn)在化學(xué)、生物、以及材料科學(xué)上的應(yīng)用激起了人們的興趣，不僅是因?yàn)樗鼈兙哂行滦偷某叽缫蕾囯娮雍凸鈱W(xué)性質(zhì)，而且由于它們的尺寸和生物分子類似(如核酸，蛋白質(zhì)等)，可以廣泛用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。此外，量子點(diǎn)的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致它具有量子尺

2、寸效應(yīng)、介電限域效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特性，并由此派生出量子點(diǎn)獨(dú)特的發(fā)光性能。
　　與傳統(tǒng)有機(jī)染料分子相比，量子點(diǎn)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括發(fā)射光譜窄、可調(diào)，且分布對(duì)稱，其激發(fā)光譜寬，且連續(xù)分布，抗光漂白能力強(qiáng)等。發(fā)光量子點(diǎn)在生物熒光分析中的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，是近年來(lái)迅速發(fā)展的納米材料在生物分析領(lǐng)域的重要應(yīng)用之一。隨著納米生物技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)機(jī)納米粒子獨(dú)特的光譜特征和光化學(xué)穩(wěn)定性，使其成為生化研究領(lǐng)域中極具特色的標(biāo)

3、記探針，在熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)研究中得以廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，生物偶聯(lián)的金納米粒子(Au NPs)和量子點(diǎn)分別用來(lái)作為猝滅劑和熒光供體的研究已經(jīng)報(bào)道。然而，半導(dǎo)體量子點(diǎn)的毒性問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，一些研究顯示半導(dǎo)體量子點(diǎn)通過(guò)釋放Cd2+而具有細(xì)胞毒性，所以，在生物分析實(shí)驗(yàn)中，需要發(fā)現(xiàn)一種無(wú)毒性或毒性很小的新型的發(fā)光金屬納米粒子來(lái)代替具有潛在毒性的半導(dǎo)體量子點(diǎn)。相比之下，具有良好生物相容性的發(fā)光金納米點(diǎn)能夠很好的滿足這一要求而應(yīng)用

4、到生物分析中。由于金納米點(diǎn)具有極小的尺寸和無(wú)毒性，在生物標(biāo)記和生物成像方面，引起人們廣泛的關(guān)注。
　　生物相容性和核酸酶穩(wěn)定性是進(jìn)行細(xì)胞研究的兩個(gè)關(guān)鍵因素，所以一些基于有機(jī)染料或半導(dǎo)體量子點(diǎn)的熒光探針檢測(cè)靶向 RNA和蛋白酶很少用于活細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中。因此，設(shè)計(jì)具有良好性能的新型納米熒光探針用來(lái)實(shí)現(xiàn)生物大分子或細(xì)胞內(nèi)活性物質(zhì)的分析和測(cè)定已經(jīng)成為科學(xué)工作者的巨大挑戰(zhàn)。
　　本論文基于金納米點(diǎn)和金納米粒子良好的光學(xué)特性和生物相容性的優(yōu)

5、點(diǎn)設(shè)計(jì)組裝了兩種新型雙納米金熒光探針用于生物大分子的直接測(cè)定，主要包括:
　　(一)設(shè)計(jì)的分子信標(biāo)是應(yīng)用熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)，利用兩種不同的納米金分別作為供體和受體，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定mRNA序列的檢測(cè)分析，以建立靈敏、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)分析生物體系中特定成分的新方法。巰基十一酸(11-MUA)修飾的金納米點(diǎn)在510～520nm有強(qiáng)的熒光，而用硼氫化鈉還原法合成的納米金(3nm)在515nm處有強(qiáng)的吸收，因此可以利用金納米點(diǎn)(11-MUA-LAu

6、ND)和猝滅的納米金構(gòu)建 FRET體系，設(shè)計(jì)分子信標(biāo)，檢測(cè)乳腺癌細(xì)胞中特定 mRNA序列。
　　(二)基于FRET原理，建立金納米點(diǎn)–肽–納米金(11-MUA-LAuND–DEVD–Au NPs)復(fù)合體系特異性檢測(cè)細(xì)胞凋亡過(guò)程中caspase-3蛋白酶表達(dá)水平的新方法。納米金具有高消光系數(shù)，在金納米點(diǎn)–納米金組成的FRET供受體對(duì)中發(fā)揮突出的熒光猝滅作用。肽鏈 DEVD的一端通過(guò)半胱氨酸提供巰基與納米金連接，肽鏈的另一端通過(guò)氨基與