金纳米粒子LSPR效应在微纳区域可逆pH传感上的应用
本文选题:i-motif + DNA ; 参考:《南京大学》2017年硕士论文
【摘要】:金纳米粒子的局域表面等离子体共振(LSPR)散射效应受其自身参数及外界环境影响。单个金纳米粒子可以有效散射可见光且不发生光漂白,加上突出的生物兼容性和低细胞毒性等优势,在生物分析成像上具有极大的应用前景。金纳米团簇中粒子耦合状态改变引起的光学性质变化可以作为研究微纳区域化学过程的有力手段。pH是细胞行为的重要调节因素,细胞增殖、凋亡以及酶活性和蛋白质降解等过程都与细胞内pH变化密切相关。细胞内pH的破坏性变化可能会导致细胞器功能障碍。因此,开发生命体系中微纳尺度pH信号的获取方法对于研究细胞代谢以及获取生理病理过程关健信息意义重大。本论文旨在通过i-motif DNA与DNA的中性类似物吗啉核酸(Morpholino,MO)在低盐浓度下杂交组装得到均一、稳定的金纳米团簇,通过监测单个金纳米团簇散射光谱的变化,构建一种基于i-motif DNA分子构象变化的微纳区域pH信号分析方法。具体的实验分为两个部分:1.基于i-motif DNA与MO杂交构建Au双粒子利用i-motif DNA与MO互补杂交构建40 nm Au双粒子。将i-motif DNA和MO分别修饰到40 nm AuNPs表面,随后将两种功能化的AuNPs按照1:1的摩尔比混合组装。引入HS-PEG-COOH保护MO-Au(40),同时降低组装实验中大规模团簇产生的概率。通过优化i-motif DNA/MO分子与AuNPs的摩尔比、组装盐浓度以及加盐方式等组装条件,在低杂交效率与生成大规模团簇两个极端之间找到平衡点,得到双粒子结构为主要产物的金纳米团簇。用紫外可见光谱与透射电镜等表征手段对组装产物的结构和光学性质进行表征,并用暗场显微镜-光谱仪联用系统进一步表征单个Au双粒子的LSPR散射性质,分析其在微纳区域pH传感上的应用可行性。2.基于i-motifDNA与MO杂交构建Au core-satellite结构及pH响应性能研究利用i-motifDNA与MO互补杂交构建具有可逆pH响应的core-satellite纳米团簇。分别合成15 nm和50 nm的球形AuNPs,以DNA-Au(50)+ MO-Au(15)和 MO-Au(50)+ DNA-Au(15)两种实验方案制备 core-satellite 纳米团簇。用紫外可见光谱和透射电镜表征了两种方案的组装过程和产物结构,选择以DNA-Au(50)+ MO-Au(15)的实验方案制备的core-satellite纳米团簇为研究对象。用暗场显微镜-光谱仪联用系统表征了该core-satellite纳米团簇在微纳区域中的pH响应行为和响应可逆性,并设计控制实验验证core-satellite纳米团簇对pH可逆响应的特性来自于i-motifDNA的构象变化。
[Abstract]:The local surface plasmon resonance (LSP) scattering effect of gold nanoparticles is affected by its own parameters and the external environment. Single gold nanoparticles can effectively scatter visible light without photobleaching, combined with outstanding advantages of biological compatibility and low cytotoxicity, so it has a great application prospect in biological analysis imaging. The change of optical properties caused by the change of particle coupling state in gold nanoclusters can be used as a powerful means to study the chemical process of micro-nano region. Ph is an important regulator of cell behavior and cell proliferation. Apoptosis, enzyme activity and protein degradation are closely related to intracellular pH changes. Destructive changes in intracellular pH may lead to organelle dysfunction. Therefore, it is of great significance to develop the method of obtaining micro- and nanoscale pH signal in life system for studying cell metabolism and obtaining key information of physiological and pathological processes. The aim of this thesis is to obtain uniform and stable gold nanoclusters by hybridization of i-motif DNA and morpholine nucleic acid (MOO), a neutral analogue of DNA, at low salt concentration, and to monitor the variation of scattering spectra of single gold nanoclusters. A method of pH signal analysis in micro and nano region based on conformation change of i-motif DNA molecule was constructed. The specific experiment is divided into two parts: 1. Two au particles were constructed based on i-motif DNA and MO hybridization. The 40 nm au double particles were constructed by i-motif DNA and MO complementary hybridization. I-motif DNA and MO were modified to 40 nm AuNPs surface, and then the two functionalized AuNPs were assembled at 1:1 molar ratio. HS-PEG-COOH is introduced to protect MO-Au-40, and the probability of large scale cluster formation in assembly experiment is reduced at the same time. By optimizing the molar ratio of i-motif DNA/MO molecule to AuNPs, the concentration of salt and the method of salt addition, the equilibrium point was found between the low hybridization efficiency and the formation of large clusters, and the gold nanoclusters with two-particle structure as the main products were obtained. The structure and optical properties of the assembled products were characterized by UV-Vis spectroscopy and transmission electron microscopy. The LSPR scattering properties of single au double particles were further characterized by dark field microscopy and spectrometer. The feasibility of its application in micro-nano region pH sensing was analyzed. Structure and pH response of au core-satellite based on i-motifDNA and MO Hybridization; core-satellite nanoclusters with reversible pH response were constructed by complementary hybridization of i-motifDNA and MO. Spherical AuNPs at 15 nm and 50 nm were synthesized respectively. Core-satellite nanoclusters were prepared by DNA-Au-50) MO-Au-15) and MO-Au-50) DNA-Au-15). The assembly process and product structure of the two schemes were characterized by UV-Vis spectroscopy and transmission electron microscopy. The core-satellite nanoclusters prepared by DNA-Au-50) MO-Au-15) were selected as the object of study. The pH response behavior and reversibility of the core-satellite nanoclusters in micro and nano region were characterized by a dark field microscope and spectrometer system. The control experiments were designed to verify that the reversible response of core-satellite nanoclusters to pH was due to the conformation change of i-motifDNA.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O614.123;TB383.1
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 张季春;孟令杰;路庆华;;用离子液体聚合物制备和稳定金纳米粒子[J];精细化工;2007年05期
2 万宏启;陈建敏;周惠娣;;聚[9-甲基-9-(8-硫代乙酸辛酯基)-芴]的合成及其金纳米粒子复合物[J];功能材料;2008年07期
3 钱章生;刘玫瑰;田大慧;郝丹;朱昌青;;基于发光金纳米粒子荧光增强法测定溶菌酶[J];分析化学;2011年05期
4 单洪岩;宇博;孙琳琳;王振新;;富精氨酸多肽修饰的金纳米粒子跨膜传输[J];高等学校化学学报;2012年04期
5 叶春洁;赵玉云;陈嵘;蒋兴宇;;金纳米粒子与蛋白质的相互作用及其应用[J];中国科学:化学;2012年12期
6 刘素娟;何彦辉;陈爱;俞杰;邵艳秋;;一种制备金纳米粒子的新方法[J];光谱实验室;2013年02期
7 董秋静;张宏;凡素华;;双键功能化的金纳米粒子的制备与表征[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2013年02期
8 范玉玲;马丽华;冷爽;范兵羽;;金纳米粒子的研究进展[J];黑龙江医药;2013年04期
9 张付强;刘丽;赵一曼;;基于功能化金纳米粒子灵敏检测水溶液中的镉离子[J];广州化工;2013年23期
10 冷玉敏;马春华;姬晓旭;何俊宝;马奔原;;金纳米粒子的制备方法[J];南阳师范学院学报;2013年12期
相关会议论文 前10条
1 焦玉芬;王晶;陈朗星;何锡文;尹洪宗;;不同形貌的金纳米粒子的光散射和表面增强拉曼光谱的研究[A];2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年会文集[C];2008年
2 谢超;任吉存;;共振散射相关光谱表征金纳米粒子的粒径和粒径分布[A];第十届中国化学会分析化学年会暨第十届全国原子光谱学术会议论文摘要集[C];2009年
3 李春梅;桑幼;李原芳;;荧光增强及金纳米粒子色度法测定凝血酶[A];第十届中国化学会分析化学年会暨第十届全国原子光谱学术会议论文摘要集[C];2009年
4 李春芳;李东祥;侯万国;;金纳米粒子/聚合物复合材料制备及其光学性能研究[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
5 王仕兴;董守安;;用阴离子胶束作模板金纳米粒子的光化学制备与表征[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
6 沈星灿;蒋凌风;程蕾;梁宏;;金纳米粒子荧光增强及其在痕量分析中的应用[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
7 刘珍;江明;;基于包结络合作用的金纳米粒子的可控可逆聚集的研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2007年
8 杨嘉诚;万其超;王咏云;;银钯合金纳米粒子之制备及其在于无电镀沉积之应用[A];2006年上海电子电镀学术报告会资料汇编[C];2006年
9 叶铁英;陈小芳;沈志豪;范星河;;超分子嵌段共聚物/金纳米粒子复合体系的制备和组装研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
10 叶铁英;周凤;沈志豪;范星河;;刚-柔液晶嵌段共聚物/金纳米粒子杂化体系的溶液自组装行为[A];2012年两岸三地高分子液晶态与超分子有序结构学术研讨会(暨第十二届全国高分子液晶态与超分子有序结构学术论文报告)会议论文集[C];2012年
相关重要报纸文章 前10条
1 记者 张忠霞;金纳米粒子做成遥控“药丸”[N];新华每日电讯;2009年
2 记者 张巍巍;黄金纳米粒子可在脑部肿瘤“安家”[N];科技日报;2012年
3 记者 田学科;美找到控制金纳米粒子大小新方法[N];科技日报;2012年
4 郑焕斌;金纳米粒子可大幅加速析氢过程[N];科技日报;2012年
5 张巍巍;注射式前列腺癌新疗法效果显著[N];科技日报;2012年
6 记者 毛黎;美制成金纳米粒子和蛋白质复合结构[N];科技日报;2007年
7 毛黎;美利用DNA链获得金纳米粒子晶体[N];科技日报;2008年
8 本报驻美国记者 毛黎;桂皮帮你淘“金粒”[N];科技日报;2010年
9 记者 葛进 陈超;日开发出制造纳米粒子新方法[N];科技日报;2009年
10 记者 胡光耀;畅游人体血管,机器人医生有望问世[N];新华每日电讯;2009年
相关博士学位论文 前10条
1 关健;金纳米粒子的表面修饰及其响应行为研究[D];吉林大学;2009年
2 钱若灿;细胞功能分子的原位检测新方法研究[D];南京大学;2014年
3 王西龙;生物大分子检测和siRNA转运研究[D];南京大学;2014年
4 宇佳;金纳米粒子的可控制备及其在生化比色分析中的应用研究[D];东北林业大学;2015年
5 蔡焕新;氨基酸、多肽、蛋白质辅助原位制备金纳米粒子的研究[D];复旦大学;2014年
6 邵珠峰;TiO_2基异质结纳米复合体系光—电特性实验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
7 徐占成;金纳米粒子荧光相关光谱及其分析新方法研究[D];上海交通大学;2014年
8 刘恒;时空分辨散射相关光谱新方法研究及其生物应用[D];上海交通大学;2014年
9 弥永胜;芘及苯并菲盘状有机分子的合成、自组装及光电性能研究[D];北京科技大学;2016年
10 朱丽丽;金纳米粒子表面配体受限态的表征及性质研究[D];南京大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 邹毅;金纳米粒子的制备、组装与性能研究[D];天津大学;2007年
2 曹敏媛;偶氮苯基修饰金纳米粒子及谷胱甘肽的性质研究[D];厦门大学;2008年
3 许文杰;利用金纳米粒子分析检测谷胱甘肽及检测金属离子[D];河北大学;2008年
4 王娟;三乙醇胺功能化金纳米粒子和二氧化硅纳米粒子的分析特性研究[D];陕西师范大学;2010年
5 王灿;可表面电荷反转金纳米粒子的制备及其应用研究[D];吉林大学;2012年
6 许丹;金纳米粒子在重金属离子和药物分子的分析检测中的应用[D];西南大学;2012年
7 余贵萍;DNA诱导金纳米粒子自组装及其生物性能研究[D];华南理工大学;2015年
8 陈洪明;金纳米粒子在生化分析中的光学信号传导和放大[D];西南大学;2015年
9 袁飞飞;金纳米粒子比色法在食品和药品检测中的应用[D];河北大学;2015年
10 王鑫;金纳米粒子的制备及其在光谱分析中的应用[D];上海师范大学;2015年
,本文编号:1937658
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1937658.html