几个新型光化学传感器的构建及用于小分子和离子的检测研究

发布时间：2020-09-04 16:08

　　生物传感分析具有高效、快速、成本可控、选择性高等优点,已广泛应用于化学和生物领域。纳米材料因其独特的量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等,在光、电和催化等领域迅猛发展,也使其在生物传感方面得到广泛关注,且表现良好的应用前景。本文以新型纳米材料的合成和应用为切入点,设计了几个简易、灵敏、低成本的纳米生物传感器用于乳酸、抗坏血酸、生物硫醇、碘离子等的检测。主要内容如下:(1)首次提出基于刻蚀和抗刻蚀策略比色检测H_2O_2及其相关分子和生物硫醇。以碳点作为还原剂和稳定剂合成Ag/C纳米复合材料,该复合材料可作为传感探针。Ag纳米颗粒的表面特征等离子共振吸收对H_2O_2的量响应灵敏,且伴随溶液颜色从黄色到无色的变化。这是由于H_2O_2对Ag的刻蚀引起的,据此可以定量检测H_2O_2。线性范围为0.1-80μM和80-220 μM,检测下限低至0.03μM。同时,这个传感平台可进一步扩展用于检测与H_2O_2相关的分子,如利用乳酸酶对乳酸的特异催化反应产生H_2O_2,从而可以实现对乳酸的间接检测。生物硫醇存在可以抑制H_2O_2对银的刻蚀,这个策略在检测几种典型生物硫醇如半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)、谷胱甘肽(GSH)时响应良好。基于此,本章建立了一个简单的连续检测H_2O_2及生物硫醇的比色平台。(2)荧光纳米探针常通过打开或关闭策略来构建灵敏传感器。本章首次报道了一种新的基于Ag~+调节金纳米团簇(AuNCs)的荧光增强作为一个关闭型纳米平台超灵敏检测I-的策略。Ag~+存在时,金纳米团簇(AuNCs)的荧光强度明显增强。当加入碘离子(I-)到Ag~+-AuNCs中时,Ag~+从AuNCs上脱离并与I-结合使荧光猝灭。与I-直接和AuNCs的作用相比,由于I-既可以和Ag~+作用,也能与AuNCs作用,Ag~+的加入将荧光猝灭效率从32%提高至66%。因此,该基于荧光增强和荧光猝灭的纳米簇传感平台,可以分别用于Ag~+和I-的检测。其中,Ag~+的检测范围和检出限分别是0.2-12μM和0.06 μM,I-的检测范围和检出限分别是0.001-6 μM和0.3 nM。(3)利用普鲁士蓝纳米立方体(PBNCs)的过氧化物酶活性,构建了一种简单可行的碱性磷酸酶(ALP)活性检测的比色传感器。由于PBNCs具有过氧化物酶活性,在H202存在下,PBNCs可催化3,3,5,5-四甲基联苯胺(TMB)的氧化伴随溶液颜色从无色到蓝色的变化。一旦引入抗坏血酸(AA),PB就被还原为普鲁士白(PW),PB的类过氧化物酶活性受到抑制。受到ALP将AAP(抗坏血酸磷酸酯)水解为AA的启发,首次开发了一种基于PB NCs对ALP活性灵敏检测的方法。该体系对ALP活性检测具有高灵敏度,检测下限低至0.3U/L。
【学位单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.3;TP212
【部分图文】：

硫醇,刻蚀,纳米传感器,并生

Ｆｉｇ．２－５邋（Ａ）邋ＵＶ－Ｖｉｓ邋ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ａｇ／Ｃ邋ＮＣ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｐｒｅｓｅｎｃｅ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ逡逑ｏｆ邋Ｈ２Ｏ２邋（１０，邋４０，邋１２０邋｜ｉＭ）．邋（Ｂ）邋ＵＶ－Ｖｉｓ邋ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋Ａｇ／Ｃ邋ＮＣ邋ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ逡逑ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋Ｃｙｓ邋（２，邋１０，邋１６邋｜ｉＭ），邋Ｈｅｙ邋（２，邋４，邋６邋ｐ．Ｍ）邋（Ｃ），邋ＧＳＨ邋（０．４，邋０．５，邋１邋＾Ｍ）邋（Ｄ）邋ａｎｄ邋ｔｈｅｎ逡逑ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｗ邋ｉｔｈ邋１００邋［ｉＭ邋Ｈ：０：．逡逑Ｈ２０２作氧化剂直接与Ａｇ／Ｃ邋ＮＣ反应，把Ａｇ／Ｃ邋ＮＣ刻蚀成更小的纳米球并生逡逑成Ａｇ＋，因此，Ａｇ／ＣＮＣ可作为纳米传感器来检测Ｈ２０２及相关分子。然而，在逡逑生物硫醇存在时，如Ｃｙｓ可以阻止Ｈ２0２对Ａｇ／Ｃ邋ＮＣ不的刻蚀。将Ｈ２０２和不同逡逑浓度的三个典型硫醇培养Ａｇ／ＣＮＣ，其吸收峰的变化如图２－５Ｂ－Ｄ，在图２－５Ｂ中逡逑

【参考文献】