基于石墨烯量子點(diǎn)熒光傳感器的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，新型納米材料發(fā)展迅速，越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注。納米材料由于具有優(yōu)越的物理、化學(xué)特性。生物傳感器具有良好的選擇性和靈敏度，并且能在復(fù)雜的環(huán)境中靈敏檢測(cè)。將新型納米材料和生物傳感器結(jié)合后，可以給很多的信號(hào)轉(zhuǎn)換技術(shù)開(kāi)拓了道路。
　　近幾年來(lái)，熒光生物傳感器是發(fā)展迅速且研究范圍較廣的生物傳感器之一。隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)待測(cè)物檢測(cè)的要求不斷提高，人們迫切需求提高生物傳感器的選擇性和靈敏度。其中，靈敏度是衡量熒光傳感器

2、性能的重要指標(biāo)之一，提高傳感器靈敏度的方法主要有兩種，一種是利用新型納米材料制備傳感器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信號(hào)的放大，另一種是采用猝滅劑的高猝滅效率實(shí)現(xiàn)背景信號(hào)的降低。
　　在廣泛查閱有關(guān)利用新型納米材料信號(hào)放大技術(shù)檢測(cè)各種目標(biāo)生物分子如癌癥標(biāo)志物子、核酸、抗生素等相關(guān)文獻(xiàn)后，本論文通過(guò)制備新型納米材料實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信號(hào)放大，采用猝滅劑的高猝滅效率實(shí)現(xiàn)背景信號(hào)的降低。主要內(nèi)容如下：
　　(1)在氧化石墨烯量子點(diǎn)@銀(GQDs@Ag)納米晶體的

3、基礎(chǔ)上，我們制備了一種超靈敏檢測(cè)前列腺特異性抗原(PSA)的熒光免疫傳感器。該熒光免疫傳感器創(chuàng)新之處在于，GQDs@Ag探針中包覆大量的GQDs，這使得探針與目標(biāo)分析物之比顯著增加，從而使熒光信號(hào)增強(qiáng)。通過(guò)加入過(guò)氧化氫(H2O2)將銀殼氧化后，包覆的GQDs被釋放出來(lái)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中H2O2對(duì)熒光的影響很小。我們?cè)谌髦螉A心結(jié)構(gòu)反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)超靈敏檢測(cè)PSA的探針進(jìn)行檢測(cè)。此免疫傳感器的特別之處還在于，用磁珠(MBs)固定抗PSA

4、抗體(Ab1)，即MBs作為一種分離捕捉探針，GQDs@Ag與二抗(Ab2)結(jié)合后用作免疫傳感探針。我們新制備的免疫傳感器在PSA濃度介于1pg/mL至20ng/mL時(shí)，熒光強(qiáng)度與PSA濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢測(cè)下限為0.3pg/mL。另外，此免疫傳感器在人體血清樣品中應(yīng)用的結(jié)果令人滿意，這證明該免疫傳感器在實(shí)際應(yīng)用中具有很大的前景。該方法為GQDs在免疫傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一種思路，而且在其他領(lǐng)域中GQDs也具有巨大的應(yīng)用前景。<

5、br>　　(2)基于納米顆粒作為熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)探針,我們制備了一種無(wú)需使用熒光基團(tuán)作為供體和受體的高靈敏熒光探針。該熒光探針創(chuàng)新之處在于,當(dāng)目標(biāo)物出現(xiàn)時(shí),發(fā)生DNA斷裂,這使石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)的熒光信號(hào)表現(xiàn)出“turn-on”模式,根據(jù)GQDs熒光信號(hào)進(jìn)行定量分析。特別指出的是,氨基化二氧化硅球(SiO2 NPs)最初與GQDs形成發(fā)光的SiO2/GQDs納米復(fù)合材料,隨后加入納米金(Au NPs)功能化DNA的復(fù)合

6、物(Au NPs–DNA),以形成SiO2/GQDs–DNA–Au NPs。由于GQDs與Au NPs之間發(fā)生FRET,Au NPs猝滅GQDs熒光信號(hào)。當(dāng)博萊霉素(BLM)作為一種模型目標(biāo)物與探針?lè)磻?yīng)后,GQDs的熒光信號(hào)會(huì)因?yàn)樵贐LM·Fe(II)的作用下斷裂DNA,使得Au NPs遠(yuǎn)離SiO2/GQDs表面而得到熒光恢復(fù)。我們新制備的熒光探針在BLM濃度介于0.5 nM至1μM時(shí),熒光強(qiáng)度與BLM濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢測(cè)下限為

7、0.2nM。另外,此探針在人體血清樣品中應(yīng)用的結(jié)果令人滿意,這證明該探針在實(shí)際應(yīng)用中具有很大的前景。這種方法為GQDs在FRET生物傳感應(yīng)用領(lǐng)域中提供了一種思全新的路,并可以通過(guò)替換GQDs和Au NPs之間的DNA潛在地?cái)U(kuò)展到其它類似的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　(3)采用一步水熱法利用胖大海芯作為碳源制備了一種熒光碳點(diǎn)(CDs)，其中制備碳點(diǎn)的量子產(chǎn)率為6.9％。設(shè)計(jì)了一種基于二氧化錳(MnO2)納米片和CDs的熒光探針并用于檢測(cè)堿性磷酸

8、酶(ALP)。利用MnO2納米片和CDs之間的靜電作用，CDs吸附到MnO2納米片表面，CDs的熒光信號(hào)被有效地猝滅。加入ALP后，ALP可以催化水解AAP得到AA, AA可以將MnO2還原成Mn2+，使得體系的熒光信號(hào)恢復(fù)。我們新制備的熒光探針在ALP濃度介于1U/L至100U/L時(shí),熒光強(qiáng)度與ALP濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢測(cè)下限為0.4U/L。另外,此探針在人體血清樣品中應(yīng)用的結(jié)果令人滿意,這證明該探針在實(shí)際應(yīng)用中具有很大的前景。