熒光碳點的合成及與人血清白蛋白和過氧化氫酶的相互作用.pdf

1、熒光碳點作為近幾年來發(fā)展迅速的新型碳納米材料，具有化學性質穩(wěn)定、光學性能優(yōu)異、生物相容性好、生物毒性低、易于進行表面功能化等優(yōu)點，引起了研究者們的極大關注。但是由于未加修飾的熒光碳點的熒光性能很弱而且熒光量子產(chǎn)率很低，無法直接應用在熒光標記和生物成像中。為了進一步提高碳點的熒光性能，除了選擇更合適的碳源和更加有效的制備方法之外，還可以對碳點的表面進行化學修飾，從而提高其熒光性能，使其更適用于進行生物分析等研究。目前，因為熒光碳點更多的被

2、應用在細胞標記或者生物成像領域中，當其進入生物體中后，可能會和生物體內的蛋白質或核酸發(fā)生相互作用，導致蛋白質或核酸的結構發(fā)生變化，失去生理活性。因此在本論文中模擬生理條件，研究了熒光碳點與蛋白質之間的相互作用，為發(fā)展功能化、安全的熒光碳點提供實驗參考和理論依據(jù)，并且為碳點在生物領域的應用打下了基礎。
　　首先,合成了未加修飾的熒光碳點以及表面連接有氮、硫和硼元素的熒光碳點,并采用熒光光譜、紫外光譜、紅外光譜、元素分析、透射電鏡等手

3、段對所合成的碳點進行了系統(tǒng)的表征。所合成的碳點呈現(xiàn)良好的球形，具有很好的分散性，粒徑在20 nm以下；元素分析和紅外光譜結果表明在熒光碳點的表面上成功的連接上雜原子N、S和B。同時，在碳點的表面上摻雜了雜原子后，其熒光量子產(chǎn)率有了明顯的提高。
　　其次，分別利用了碳點的熒光和人血清白蛋白的熒光，采用微量熱泳動法和熒光光譜法研究了模擬生理條件下以上四種熒光碳點和人血清白蛋白的相互作用。結果表明，這四種熒光碳點能夠與人血清白蛋白相結合

4、生成復合物，并確定了二者的結合常數(shù)、結合位點數(shù)以及作用力類型。利用位點取代的方法確定了碳點與人血清白蛋白的結合位點為Site?位點。傳統(tǒng)的熒光光譜方法和微量熱泳動法所得的實驗結果相一致。同步熒光光譜、三維熒光光譜以及圓二色譜的結果表明，熒光碳點的加入對于人血清白蛋白的結構并沒有產(chǎn)生影響。
　　最后，利用相似的方法在近生理條件下對各熒光碳點和過氧化氫酶的相互作用進行了研究。實驗結果表明各熒光碳點可以猝滅過氧化氫酶的固有熒光，同時過氧

5、化氫酶也可以猝滅碳點的熒光，二者的猝滅機制是形成新的復合物的靜態(tài)猝滅方式。通過計算獲得了不同溫度下熒光碳點和過氧化氫酶相互作用的結合常數(shù)以及熱力學參數(shù)。同步熒光光譜、三維熒光光譜以及圓二色譜結果證明各熒光碳點的加入對過氧化氫酶的結構不產(chǎn)生影響。此外，我們還利用了過氧化氫酶對過氧化氫的催化作用，研究了各熒光碳點對過氧化氫酶活性的影響。實驗結果表明，各熒光碳點與過氧化氫酶的作用力越強，則碳點對過氧化氫酶活性的抑制率就越高（與微量熱泳動方法2