基于功能核酸和金属硫蛋白纳米簇的铅汞和氡辐射剂量生物传感研究

发布时间：2020-07-24 07:29

【摘要】：氡是一种无色、无味、无嗅的放射性惰性气体,衰变辐射的α射线和β射线,广泛存在于生活环境和职业场所,是室内的放射性气体污染物,危害人体健康。近些年来,重金属对环境的污染日渐严重。铅离子是一种潜在的毒物,对人体的神经系统、造血系统等可引起严重的损伤;重金属汞可导致人体肾脏、大脑以及内分泌系统产生损害。因此,建立高灵敏、准确、操作简单、低成本、对检测人员无辐射危害的检测新方法具有深远的意义。本文第1章概述了氡和重金属离子的检测意义和研究现状,阐述了DNAzyme、金纳米簇在分析检测技术中的概念和应用,展示了本论文研究的主要内容。本文第2章将DNAzyme与G-四聚体联合的信号放大策略相结合,应用hemin结合的G-四聚体具有辣根过氧化物酶活性,提出了灵敏、新颖,间接检测氡的新策略。实验中,铅离子或氡的子体铅触发模拟酶,剪切底物链,剪切下来的引物链游离于溶液中;当加入含富G序列的茎环探针Hp1、Hp2时,Hp1的一部分与游离的底物链互补配对,组合成一段由引物链诱导的双螺旋结构,而其末端结合hemin后,形成具有辣根过氧化物模拟酶催化活性的G-四链体,催化氧化底物TMB的显色反应,实现紫外吸收值发生改变。利用酶切底物链循环反应的设计策略提高了检测灵敏度,对铅离子的检出限达到0.775 nM,对氡累积浓度的检出限可达到1.76×10~3Bq·h/m~3。此外,我们通过紫外分光光谱和圆二色谱等机制实验研究了该方法的反应机理。本方法避免了检测人员直接接触氡,检测准确、灵敏,开拓了游离引物链循环放大信号,开创了重金属离子和放射性气体的生物分析新领域。本文第3章,本研究旨在合成一种以金属硫蛋白作为模板的新型金纳米簇材料(MT-AuNCs),并简述了其合成方法。同时,利用Pb~(2+)和Hg~(2+)在不同反应条件下能猝灭MT-AuNCs荧光这一特性,分别建立了基于MT-AuNCs的简单、快速、准确的荧光新方法法检测Pb~(2+)和Hg~(2+)。应用透射电镜、红外光谱、X射线光电子能谱等方法分别对测铅和测汞的体系进行了表征。该纳米簇与金纳米颗粒相比,粒径小、水溶性和生物相容性好,具有良好的荧光特性,可被应用为荧光试剂,代替对人体可产生严重毒害作用的有机荧光染料,并应用于重金属污染物的检测,有望在生物医学、细胞成像以及对生物标志物的检测领域拓展,具有广阔的应用潜力,为环境中各种污染物的检测、临床检验诊断以及生物医学的研究提供新思路和新策略。本文第4章基于铅离子诱导新型荧光探针四甲基联苯胺信号增强对铅离子浓度检测的新方法研究。3,3,5,5四甲基联苯胺(TMB)是一种常用于过氧化物模拟酶催化的底物显色剂,其荧光性质很少得到应用。通过实验,我们发现铅离子范围为0.266~12nM时,随着铅离子浓度的增加荧光强度逐渐增强,检出限为79.9pM。同时,我们通过荧光光谱分析和红外光谱扫描探讨了此反应机理。该方法灵敏度高、操作简单、勿需昂贵仪器,可实现快速检测,这种策略有望发展成为一种灵敏、简单的快速检测重金属的新方法。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X830
【图文】：

图 2.1 铅离子诱导 DNA 酶切底物链信号放大的原理图Fig. 2.1 Schematic diagram of Pb2+-induced DNAzyme signal amplification2.3.2 DNA 酶切底物链和信号放大机制探讨

图 2.2 圆二色谱图cular Dichroism. a: DNAzyme+Hp1+Hp2; b: DNAzyme+Hp1+Hp2+Hp1+Hp2+hemin+500nM Pb2+; d: DNAzyme+Hp1+Hp2+hemin+

图 2.3 信号放大体系的紫外可见吸收光谱图. 2.3 UV-vis absorption spectra of the signal amplification strab: TMB+ H2O2+DNAzyme+Hp1+Hp2; c: TMB+ H2O2+heminHp2+ hemin; e: d+1 nM Pb2+; f: d+4nM Pb2+; g: d+10nM Pb2

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