基于银纳米簇与核酸染料的荧光生物传感器检测过氧化氢和葡萄糖

发布时间：2017-11-08 12:04

  本文关键词：基于银纳米簇与核酸染料的荧光生物传感器检测过氧化氢和葡萄糖

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【摘要】：银纳米簇是具有独特理化和光学性质的一种纳米材料,其超小的尺寸使它具有许多不同于大纳米晶体和金属原子的优良性质,弥补了纳米晶体和金属原子的不足。银纳米簇的优良性质包括光学性质稳定、毒性低、生物相容性好、抗漂白性强、荧光量子产率高等。已经被广泛应用于检测金属离子、DNA或RNA、生物小分子、蛋白质以及用于细胞标记和生物成像等。核酸染料是指能够与核酸特异性结合呈现特殊光学性质的一种染料,目前已知的核酸染料有很多种比如溴化乙锭(EB)、SYBR Green Ⅰ、SYBR GreenⅡ、 SYBR Gold(SG)、GoldView等,在生物分析和凝胶电泳分析等方面应用比较广泛。本论文基于银纳米簇和核酸染料构建了三种新型荧光生物传感器,并成功对过氧化氢(H_2O_2)和葡萄糖进行了检测。(1)第2章,基于单链DNA(ssDNA)能被芬顿反应产生的羟基自由基(·OH)断链,以及当富G的DNA序列接近以DNA为模板合成的银纳米簇(DNA-AgNCs)时的荧光增强效应,构建了一种免标记的‘'turn-on"荧光生物传感器,用来检测过氧化氢和葡萄糖,并且通过加入抗氧化物的实验证明了反应过程中的确发生芬顿反应产生了·OH。在Fe~(2+)存在下,当向体系中加入H_2O_2时,发生芬顿反应产生·OH。由于·OH的氧化效应,B-DNA被断链导致不能与G-DNA杂交。G-DNA与Ag-DNA杂交,同时富G序列接近AgNCs,伴随着明显的荧光增强。通过测定AgNCs荧光强度的变化,可实现对H_2O_2的灵敏检测。因在葡萄糖氧化酶(GO_x)存在条件下,葡萄糖能够被氧气氧化产生H_2O_2,故该荧光生物传感器也被用于检测葡萄糖。该传感器属于荧光增强型,不仅能够减少可能的“假阳性”信号,而且能够提高检测的灵敏性。还具有不需要繁琐修饰,成本低等优点。(2)第3章,基于核酸染料以及芬顿反应产生的·OH能使单链DNA断链,构建了一种免标记荧光生物传感器检测H_2O_2和葡萄糖。在Fe~(2+)存在下,当H_2O_2不存在时,单链DNA和SYBR Gold (SG)发生相互作用,系统的荧光信号明显增强。当向反应体系中加入H_2O_2后,H_2O_2和Fe~(2+)发生芬顿反应生成了·OH,由于·OH的氧化效应,单链DNA被断链导致不能和SG结合,系统荧光强度不会增强。因此,通过检测荧光强度变化实现对H_2O_2的定量检测。又因在GO_x存在条件下,葡萄糖能够被氧化产生H_2O_2,因此该荧光生物传感器也被用来定量检测葡萄糖。该传感器不仅选择性比较高、仪器操作简单、成本低,而且对过氧化氢和葡萄糖的检测结果也比较理想。(3)第4章,基于三聚氰胺与胸腺嘧啶(碱基T)形成氢键可以引发单链DNA构型转变以及核酸染料S YBR Green Ⅰ可与双链DNA相互作用发出较强荧光,我们设计了一种新型的免标记荧光生物传感器用于检测过氧化氢和葡萄糖。在Fe~(2+)存在下,当H_2O_2不存在时,聚T单链DNA中的胸腺嘧啶(碱基T)和三聚氰胺之间形成比较稳定的氢键,得到T-melamine-T特异性结构,聚T的单链DNA折叠成为类似发夹的双链结构。SYBR Green Ⅰ嵌入到双链结构中,系统的荧光强度明显增强。当向反应体系中加入H_2O_2后,H_2O_2和Fe~(2+)发生芬顿反应生成了·OH,由于·OH的氧化效应,单链T-DNA被断链,不能与三聚氰胺形成氢键,SYBR GreenI在溶液中处于自由状态,系统的荧光强度依然很弱。通过检测系统中荧光强度的变化实现对H_2O_2的检测。因在GO_x存在条件下,葡萄糖被氧化产生H_2O_2,因此该传感器也能用于葡萄糖的定量检测。该传感器的成本低,选择性好,而且还避免了复杂的修饰。并且基于抗氧化物对·OH的清除作用,我们也成功检测了抗坏血酸(Vit C)。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
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本文编号：1157066