表面活性剂参与构筑的液体—液晶界面型生物传感器及其应用

发布时间：2018-03-13 17:24

  本文选题：液晶传感器　切入点：表面活性剂　出处：《山东大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,液晶传感器作为一种新颖独特的光学传感器,具有构造简单、成本低、无需标记和便于携带(可穿戴)等优点,为生物分子的检测提供了一个操作简单而又灵敏的在线实时监测平台。表面活性剂参与构筑的液体-液晶界面型传感器能够利用表面活性分子与目标物之间的相互作用诱导液晶分子排列取向发生变化,从而实现对目标物的检测,同时它又具有操作简便、便于研究生物化学反应动态过程的优势。鉴于此,本论文研究了以液晶4-氰基-4'-戊基联苯为传感基底,以表面活性剂为修饰剂构筑液体-液晶界面型生物传感器及其应用,主要采用偏光显微镜观察传感器的响应信号,辅助使用荧光显微镜、圆二色谱仪及荧光光谱仪等技术手段对生物分子的响应机理进行探究。论文的内容主要分为以下四个部分:第一章介绍了与本论文相关的背景知识以及近几年国内外在液晶生物传感器的构筑及其应用方面的研究现状,提出了本论文的立题依据和选题思路。第二章以阳离子表面活性剂—氯化十四酰胆碱(Myristoylcholine Chloride,Myr)修饰液体-液晶界面,构筑液晶传感器并成功实现了对乙酰胆碱酯酶及农药的灵敏检测。(1)基于铜网法制备液晶传感基底,利用氯化十四酰胆碱作为修饰剂构筑了液晶传感器。研究发现,当乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase,AChE)加入到该传感器后会引发液晶的光学形貌由暗到亮的变化,其在水溶液中的检测限约为0.001 mg/mL,有趣的是牛血清白蛋白虽然自身不能诱导该传感器产生信号,但是它的引入却会使AChE检测的灵敏度提高3个数量级。同时,我们也发现该方法还能实现对乙酰胆碱酯酶的抑制剂—溴新斯的明的检测,检测限可达约1 fM。(2)在以上研究的基础上,我们利用液晶液滴的方法制备传感基底,研究了农药在该传感器中的响应信号。发现加入乙酰胆碱酯酶能够诱导液晶呈现扇形的光学形貌,而农药的引入会导致出现十字花的偏光图像。值得注意的是,该传感器还能实现微量农药的检测,对于乐果和仲丁威的检测量可分别达到0.1 pg和0.01 pg,为高灵敏地检测农药提供了技术支持。第三章在采用非离子表面活性剂—十二烷基吡喃葡萄糖苷修饰液体-液晶界面、进而构筑液晶传感器的基础上,系统地研究了三种蛋白质(溶菌酶、刀豆球蛋白A和牛血清白蛋白)在该传感器中的响应信号。发现,该传感器在较宽的pH(3-11)和盐浓度(0-1 M)范围内都能保持黑色形貌,具有较好的稳定性。构筑的液晶传感器对溶菌酶、刀豆球蛋白A和牛血清白蛋白有着灵敏的响应,分别通过酶解作用、特异性结合和非特异性吸附三种不同的作用机制诱导液晶产生变亮的光学信号,其响应下限分别约为0.1 μg/mL、0.01 μg/mL和0.001 μg/mL。另外,还可以通过添加溶菌酶的特异性抑制剂和加热的方法区分这三种蛋白质。该方法在高灵敏、高选择性、无标记检测蛋白质领域具有潜在的应用价值。第四章仍然采用十二烷基吡喃葡萄糖苷作为修饰剂构筑液晶传感器,并研究了其在检测纤维素酶和半胱氨酸方面的应用。纤维素酶诱导液晶在偏光显微镜下呈现具有明显双折射织构的明亮图案,然而铜离子对酶的抑制会使液晶保持黑色的光学形貌。有趣的是,将半胱氨酸加入到纤维素酶和铜离子的混合溶液后,能够使得液晶重新恢复明亮的形貌。该传感器对于纤维素酶和半胱氨酸检测的灵敏度可分别达到0.01 μg/mL和82.5 μM。这种基于目标分子和修饰剂之间的酶解和酶抑制反应的检测方法在构筑液晶传感器领域具有良好的应用前景。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O753.2;TP212.3

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本文编号：1607377