基于DNA模板荧光铜纳米粒子的非标记型生物传感新方法研究

发布时间：2017-11-14 12:17

  本文关键词：基于DNA模板荧光铜纳米粒子的非标记型生物传感新方法研究

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【摘要】：随着纳米技术的发展,纳米材料因其独特的尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应而受到了国内外研究者的关注,并在材料学、化学、物理学和生物学等领域有着广泛的应用。特别是,超小尺寸的荧光金属纳米簇／粒子(如Au纳米簇、Ag纳米簇、Pt纳米簇、Cu纳米粒子)引起了广泛的研究兴趣。与传统的有机荧光染料和荧光量子点相比,荧光金属纳米簇/粒子具有毒性低、荧光量子产率高、抗光漂白性能强和可调的荧光发射等优点。由于DNA模板的Cu纳米粒子具有制备简单、成本低廉、生物相容性好等优点,因此,本文利用DNA模板的Cu纳米粒子作为荧光探针,开发了一系列操作简单、分析速度快和灵敏度高的传感新方法用于生物小分子(如多巴胺、L-组氨酸、葡萄糖)和巯基药物(如N-乙酰半胱氨酸)的检测。此外,结合小分子连接DNA末端保护技术,构建了一个简单、快速、通用的荧光传感策略用于蛋白质的灵敏检测。主要研究内容如下：(1)基于双链DNA (ds-DNA)模板的荧光Cu纳米粒子,构建了一种非标记型荧光传感新方法用于多巴胺的超灵敏检测。该方法以25 bp随机ds-DNA作为模板,抗坏血酸为还原剂,合成具有荧光性质的Cu纳米粒子(ds-DNA CuNPs),并利用透射电子显微镜对其形貌进行表征。当目标多巴胺存在时,多巴胺与Cu纳米粒子之间形成光诱导电子转移作用,使Cu纳米粒子的荧光得到有效的猝灭。在优化条件下,该方法实现了对目标多巴胺分子的超灵敏、高选择性检测,线性范围为0.1～10 nmol/L,检出限可达20 pmol/L,同时该方法可用于盐酸多巴胺注射液样品的检测。(2)利用H202猝灭ds-DNA模板的荧光Cu纳米粒子,发展了一种非标记型荧光传感新方法用于灵敏检测葡萄糖。该方法利用ds-DNA作为模板,通过简单的方法,室温下快速合成荧光Cu纳米粒子,并作为荧光指示剂。在该方法中,H202能够有效的猝灭Cu纳米粒子的荧光。同时,葡萄糖氧化酶能够催化氧化葡萄糖,并产生H202,从而达到间接检测葡萄糖的目的。该方法实现了对葡萄糖的灵敏检测,线性范围为50 nmol/L～100 μmol/L,检出限为12 nmol/L。此外,该方法成功应用于人血清样品中葡萄糖浓度的测定。结果表明,该方法具有操作简单、无需标记的优点。(3)通过抑制ds-DNA模板荧光Cu纳米粒子的形成,开发了一种非标记型荧光传感新方法用于灵敏检测L-组氨酸。当目标分子L-组氨酸存在时,L-组氨酸与Cu2+发生强烈的相互作用,并形成稳定的络合物,从而抑制了ds-DNA模板荧光Cu纳米粒子的形成,使得体系荧光信号减弱。在优化的实验条件下,该方法实现了对L-组氨酸的快速灵敏检测,线性范围为0.2～100 μmol/L,检出限为20 nmol/L。同时,该方法可用于人类尿液样品中L-组氨酸含量的测定。(4)利用poly (T) ss-DNA模板Cu纳米粒子{poly (T) ss-DNA CuNPs}作为荧光探针,发展了一种快速、简单新型的荧光传感新方法用于检测巯基药物。该方法以单链poly (T) ss-DNA为模板,以抗坏血酸为还原剂,合成荧光Cu纳米粒子,并利用透射电子显微镜进行表征。当目标N-乙酰半胱氨酸存在时,N-乙酰半胱氨酸与Cu纳米粒子之间形成稳定Cu-S键,从而使Cu纳米粒子的荧光得到有效的猝灭。在优化的实验条件下,该方法实现了对N-乙酰半胱氨酸的灵敏检测,线性范围为0.2～100 μmol/L,检出限为50 nmol/L。(5)基于poly (T) ss-DNA模板Cu纳米粒子和小分子连接DNA末端保护策略,构建了一种无标记的荧光传感方法用于灵敏检测蛋白质。该方法设计了一条3'端标记有生物素的poly(T)DNA,它可以作为荧光Cu纳米粒子合成的模板。当目标蛋白质不存在时,生物素标记poly (T) ss-DNA被核酸外切酶Ⅰ (Exo Ⅰ)水解成小分子片段,破坏了Cu纳米粒子合成的模板,导致荧光信号较低。当目标蛋白质存在时,链霉亲和素与生物素标记的poly (T) ss-DNA特异性结合,并增大poly (T) ss-DNA 3'端的空间位阻,阻碍了Exo Ⅰ对poly (T) ss-DNA的水解,保护了Cu纳米粒子合成的模板,从而荧光信号较高。该方法实现了对蛋白质的灵敏检测,线性范围为0.5-100nmol/L,检出限可达0.1 nmol/L。结果表明,该方法具有灵敏度高、选择性好以及不需要复杂标记的优点。
【学位授予单位】：信阳师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TP212.3

【参考文献】

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1 张夏红;周廷尧;陈曦;;金属纳米簇应用于环境分析中的研究进展[J];分析化学;2015年09期

2 Yu Wang;Dian-Ming Zhou;Zhan Wu;Li-Juan Tang;Jian-Hui Jiang;;Terminal protection of small molecule-linked ssDNA-SWNT nanoassembly for sensitive detection of small molecule and protein interaction[J];Chinese Chemical Letters;2013年02期

3 ;Copper nanoclusters:Synthesis,characterization and properties[J];Chinese Science Bulletin;2012年01期

4 谢济仁,邵刚勤,易忠来,段兴龙;纳米材料应用[J];武汉理工大学学报;2004年02期

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本文编号：1185369