基于荧光碳纳米材料的生物分析新方法

发布时间：2017-03-18 14:00

  本文关键词：基于荧光碳纳米材料的生物分析新方法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碳点和石墨烯量子点是近年来新兴的性能优越的荧光碳纳米材料,由于具有独特的物理和化学性质比如优良的荧光特性、粒径小、水溶性好、细胞毒性低、生物相容性好、发光性能可调、易于功能化、稳定性强等,使得它们在生物分析应用中表现出较大的潜力。此外,这两种荧光碳材料因制备简单且成本低而引起了研究者们的广泛关注。目前,碳点和石墨烯量子点在荧光分析方面的应用研究还处在起步的阶段,响应灵敏度和选择性等方面都有待提高。本文采用简单的水热法合成了碳点和石墨烯量子点,利用新的检测原理,成功实现了对过氧化氢和葡萄糖、碱性磷酸酶、人α-甲胎蛋白以及DNA等生物分子的检测。本论文以碳点和石墨烯量子点为研究对象,主要研究内容包含以下三个方面:(1)基于辣根过氧化物酶(HRP)的两种底物,即2,2’-联氮基双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)和3,3’-二氨基联苯胺(DAB)在H2O2氧化下形成的氧化产物(oxABTS和oxDAB)分别通过光诱导电子转移作用和聚集原理使碳点的荧光发生有效猝灭,我们构建了一种新型荧光猝灭法实现了对H2O2的灵敏检测。当底物为ABTS时,此体系结合葡萄糖氧化酶催化反应进一步高灵敏高选择性地检测了葡萄糖,线性范围为0.05-100μmol/L,检测限达10 nmol/L。该方法还成功测定了人血清样本中葡萄糖含量。(2)基于高锰酸钾能将碳点表面的羟基氧化成羰基,导致碳点表面状态改变而发生荧光猝灭。抗坏血酸(AA)能够将氧化得到的羰基重新还原成羟基,表面状态恢复从而猝灭的碳点荧光得以恢复。此外,AA可以由碱性磷酸酯酶(ALP)催化抗坏血酸磷酸三钠盐(AAP)水解得到,基于此我们构建了一种“猝灭-恢复”型荧光分析法实现了ALP的灵敏检测。并且进一步发展为人α-甲胎蛋白(AFP)的免疫分析检测,检测限可达0.00015 pg/mL。此方法操作简便、灵敏度高、选择性好,为基于碳点在免疫分析方面的应用拓宽了方向。(3)基于石墨烯量子点(GQDs)的荧光能被HRP底物邻苯二胺(OPD)在G-四链体-氯化血红素(hemin)DNA酶和H2O2催化氧化下形成的氧化产物2,3-二氨基吩嗪(DAP)有效猝灭,同时生成的DAP本身有荧光信号,我们通过监测GQDs和DAP的荧光强度比值变化建立了比率型荧光分析法实现了DNA的超灵敏检测,检测限达30fmol/L。该方法利用了核酸内切酶引起的目标循环和G-四链体-hemin DNA酶的高催化活性产生的级联信号放大策略,灵敏度很高,选择性很好,并且无需修饰和标记DNA链。
【关键词】：荧光 碳点 石墨烯量子点 生物分析
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;TB383.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 荧光纳米材料的简介8
• 1.2 荧光碳纳米材料的概述8-9
• 1.3 碳点和石墨烯量子点9-15
• 1.3.1 碳点和石墨烯量子点的基本性质9-11
• 1.3.2 碳点和石墨烯量子点在生物分析中的应用11-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 第二章 基于碳点荧光猝灭法检测过氧化氢和葡萄糖17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 实验部分17-19
• 2.2.1 实验仪器17-18
• 2.2.2 实验试剂18
• 2.2.3 水溶性CDs的制备18-19
• 2.2.4 过氧化氢和葡萄糖的检测19
• 2.3 结果与讨论19-29
• 2.3.1 CDs的表征19-20
• 2.3.2 ABTS或DAB的氧化产物（oxABTS/oxDAB）对CDs荧光的猝灭20-21
• 2.3.3 实验条件优化21-22
• 2.3.4 过氧化氢和葡萄糖的检测22-26
• 2.3.5 荧光检测机理26-29
• 2.4 结论29-30
• 第三章 基于碳点荧光猝灭-恢复法检测碱性磷酸酶活性及免疫分析30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 实验部分30-32
• 3.2.1 实验仪器30
• 3.2.2 实验试剂30-31
• 3.2.3 水溶性CDs的制备31
• 3.2.4 Au NPs/Ab2/CDNA生物复合物的制备31-32
• 3.2.5 荧光检测ALP32
• 3.2.6 免疫分析32
• 3.3 结果与讨论32-42
• 3.3.1 荧光检测机理32-36
• 3.3.2 荧光检测ALP36-39
• 3.3.3 免疫分析AFP39-42
• 3.4 结论42-43
• 第四章 基于石墨烯量子点的酶信号放大比率荧光法检测DNA43-54
• 4.1 引言43
• 4.2 实验部分43-45
• 4.2.1 实验仪器43
• 4.2.2 实验试剂43-44
• 4.2.3 GQDs的合成44
• 4.2.4 DNA的检测44-45
• 4.3 结果与讨论45-53
• 4.3.1 GQDs的表征45-46
• 4.3.2 荧光检测机理46-50
• 4.3.3 实验条件优化50-51
• 4.3.4 荧光检测DNA51-53
• 4.4 结论53-54
• 主要结论与展望54-55
• 主要结论54
• 展望54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-62
• 附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文62

  本文关键词：基于荧光碳纳米材料的生物分析新方法，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：254509