抗生素功能化金纳米材料用于铁离子和致病菌检测以及抗菌作用研究
本文选题:抗生素 + 金纳米簇 ; 参考:《西南大学》2017年硕士论文
【摘要】:重金属引起的污染对人类健康和自然环境的威胁以及致病菌引起的食品安全与感染性疾病的暴发是近年来的社会民生热点问题。重金属离子,如:Fe~(3+),易在生物体内富集,使得生物体的生命功能发生紊乱,对人体健康产生严重的副作用。致病菌,如:金黄色葡萄球菌,极易引发细菌性食物中毒,严重者甚至会危及人类生命。因此急需发展高灵敏、高选择性的检测手段对重金属离子和致病菌进行监控。本文基于金纳米材料优良的光学性质,分别建立了电荷转移猝灭机理检测铁离子(Ⅲ)、基于核酸适配体的特异性识别及万古霉素的广谱识别构建了双分子识别的荧光共振能量转移(F?rster resonance energy transfer,FRET)传感器检测致病菌以及替考拉宁功能化的金纳米棒对细菌的药物和光热双重杀伤策略。主要内容如下:第一部分:本工作主要利用廉价易得的小分子抗生素万古霉素(Vancomycin,Van)作为还原剂和稳定剂,采用简单的一锅法合成水溶性的万古霉素-荧光金纳米簇(Van-AuNCs)。该纳米簇的合成时间短(约为50分钟),具有蓝色的荧光,荧光发射波长在410 nm。基于铁离子(Fe~(3+))对万古霉素荧光金纳米簇强烈的荧光猝灭作用,其猝灭机理为电荷转移。以万古霉素-荧光金纳米簇为探针检测Fe~(3+),检测需时20分钟,线性范围为2-100μM,检测限为1.4μM,表现出良好的灵敏度与选择性。以Van-AuNCs为探针建立的方法可用于自来水、湖水、嘉陵江水和海水等环境水样中Fe~(3+)的检测,回收率为97.50-111.14%,相对标准偏差(RSDs)为0.49-1.87%,具有潜在的实际应用价值。第二部分:本工作发展了一种通用的、简单的、一步检测致病菌的策略。该策略主要基于抗生素和适配体分子对细菌的同时识别构建荧光共振能量转移传感器实现致病菌的灵敏、特异和快速检测。本工作分别选取万古霉素(Vancomycin,Van)和核酸适配体(aptamer)为识别分子,以金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)的为待检致病菌模型。以万古霉素功能化的金纳米簇(Van-AuNCs)和核酸适配体连接的纳米金颗粒(aptamer-AuNPs)分别作为能量的供体和受体,构建了双分子识别FRET传感器,在30 min内实现了S.aureus定量检测,其线性范围为20-108cfu/mL,检测限为10 cfu/mL。进一步研究结果表明,该方法用于实际样品中S.aureus测定时具有较好的回收率(99.00-109.75%),RSDs4%。本工作中建立的快速、灵敏、特异、简单的检测致病菌通用的分析方法,对食品安全的监控和感染性疾病诊断等领域有重要的影响。第三部分:本工作采用金种生长法,以具有独特脂肪链的糖肽类抗生素替考拉宁(Teicoplanin,Teico)作为辅助表面活性剂在金纳米棒生长液中部分取代传统的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)制备了一种新的抗生素功能化金纳米棒材料(Teico/CTAB-AuNRs)。研究的初步结果表明该金纳米棒同时具有药物和光热双重杀伤细菌的独特功能,可为细菌引起的感染性疾病的治疗提供新的策略。
[Abstract]:The threat of heavy metal caused by pollution to human health and natural environment and the outbreak of food safety and infectious diseases caused by pathogenic bacteria is a hot issue in the society in recent years. Heavy metal ions, such as Fe~ (3+), are easy to enrich in organisms, make the life and function of the organism disorganized and produce serious side effects on human health. Bacteria such as Staphylococcus aureus, such as Staphylococcus aureus, are very easy to cause bacterial food poisoning, serious people even threaten human life. Therefore, it is urgent to develop high sensitive, high selective detection methods to monitor heavy metal ions and pathogenic bacteria. Based on the excellent optical properties of gold nanomaterials, the mechanism of charge transfer quenching is established respectively. Detection of iron ions (III), specific identification of aptamers based on nucleic acid and wide spectrum recognition of vancomycin has constructed a double molecular recognition fluorescence resonance energy transfer (F? Rster resonance energy transfer, FRET) sensor for detection of pathogenic bacteria and ticorin functionalized golden nanorods on bacteria and photothermal dual killing strategy. The contents are as follows: Part 1: this work mainly uses Vancomycin (Van) as a reducing agent and stabilizer. A simple one pot method is used to synthesize water-soluble vancomycin fluorescent gold nanocluster (Van-AuNCs). The time of the nanocluster is short (about 50 minutes), with blue fluorescence and fluorescent hair. The emission wavelength at 410 nm. is based on the intense fluorescence quenching of vancomycin fluorescent gold nanoclusters based on iron ions (Fe~ (3+)). The quenching mechanism is the charge transfer. The detection of Fe~ (3+) with vancomycin fluorescent gold nanocluster as a probe is 20 minutes, the linear range is 2-100 u M and the detection limit is 1.4 mu M, showing a good sensitivity and selectivity. The method established by Van-AuNCs can be used for the detection of Fe~ (3+) in water, lake water, Jialing River water and sea water. The recovery rate is 97.50-111.14%, and the relative standard deviation (RSDs) is 0.49-1.87%. The second part: this work developed a general, simple, one step detection of pathogenic bacteria. This strategy is based on the sensitivity, specificity and rapid detection of fluorescence resonance energy transfer sensor (Vancomycin, Van) and nucleic acid aptamers (aptamer) as the identification of Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureu), based on the simultaneous identification of antibiotics and aptamers to bacteria. S, S.aureus) for the pathogenic bacteria model. Using vancomycin functionalized gold nanocluster (Van-AuNCs) and nucleic acid aptamer nanoparticles (aptamer-AuNPs) as the donor and receptor of the energy, the dual molecule recognition FRET sensor was constructed, and the S.aureus quantitative detection was realized within 30 min. Its linear range was 20-108cfu/mL. The test limit is 10 cfu/mL. further research results show that this method has a good recovery rate (99.00-109.75%) for the determination of S.aureus in actual samples. The rapid, sensitive, specific and simple analysis method for detecting pathogenic bacteria in the RSDs4%. work is important for the monitoring of food safety and the diagnosis of infectious diseases. The third part: the third part: using the gold growth method in this work, a new antibiotic function is prepared by replacing the traditional cationic surfactant, sixteen alkyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) in the gold nanorod growth solution by using the glycopeptide antibiotic teicoplanin (Teico) with a unique fat chain as an auxiliary surfactants. The gold nanorod material (Teico/CTAB-AuNRs). The preliminary results of the study show that the gold nanorod has a unique function of both drug and photothermal double killing bacteria, which can provide a new strategy for the treatment of infectious diseases caused by bacteria.
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB383.1;R446.5
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,本文编号:2112730
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