荧光碳点的合成及与人血清白蛋白和过氧化氢酶的相互作用

发布时间：2017-07-17 14:30

  本文关键词：荧光碳点的合成及与人血清白蛋白和过氧化氢酶的相互作用

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【摘要】：荧光碳点作为近几年来发展迅速的新型碳纳米材料,具有化学性质稳定、光学性能优异、生物相容性好、生物毒性低、易于进行表面功能化等优点,引起了研究者们的极大关注。但是由于未加修饰的荧光碳点的荧光性能很弱而且荧光量子产率很低,无法直接应用在荧光标记和生物成像中。为了进一步提高碳点的荧光性能,除了选择更合适的碳源和更加有效的制备方法之外,还可以对碳点的表面进行化学修饰,从而提高其荧光性能,使其更适用于进行生物分析等研究。目前,因为荧光碳点更多的被应用在细胞标记或者生物成像领域中,当其进入生物体中后,可能会和生物体内的蛋白质或核酸发生相互作用,导致蛋白质或核酸的结构发生变化,失去生理活性。因此在本论文中,我们模拟生理条件,研究了荧光碳点与蛋白质之间的相互作用,为发展功能化、安全的荧光碳点提供实验参考和理论依据,并且为碳点在生物领域的应用打下了基础。首先,我们合成了未加修饰的荧光碳点以及表面连接有氮、硫和硼元素的荧光碳点,并采用荧光光谱、紫外光谱、红外光谱、元素分析、透射电镜等手段对所合成的碳点进行了系统的表征。所合成的碳点呈现良好的球形,具有很好的分散性,粒径在20 nm以下;元素分析和红外光谱结果表明在荧光碳点的表面上成功的连接上杂原子N、S和B。同时,在碳点的表面上掺杂了杂原子后,其荧光量子产率有了明显的提高。其次,我们分别利用了碳点的荧光和人血清白蛋白的荧光,采用微量热泳动法和荧光光谱法研究了模拟生理条件下以上四种荧光碳点和人血清白蛋白的相互作用。结果表明,这四种荧光碳点能够与人血清白蛋白相结合生成复合物,并确定了二者的结合常数、结合位点数以及作用力类型。利用位点取代的方法确定了碳点与人血清白蛋白的结合位点为Site?位点。传统的荧光光谱方法和微量热泳动法所得的实验结果相一致。同步荧光光谱、三维荧光光谱以及圆二色谱的结果表明,荧光碳点的加入对于人血清白蛋白的结构并没有产生影响。最后,我们利用相似的方法在近生理条件下对各荧光碳点和过氧化氢酶的相互作用进行了研究。实验结果表明各荧光碳点可以猝灭过氧化氢酶的固有荧光,同时过氧化氢酶也可以猝灭碳点的荧光,二者的猝灭机制是形成新的复合物的静态猝灭方式。通过计算获得了不同温度下荧光碳点和过氧化氢酶相互作用的结合常数以及热力学参数。同步荧光光谱、三维荧光光谱以及圆二色谱结果证明各荧光碳点的加入对过氧化氢酶的结构不产生影响。此外,我们还利用了过氧化氢酶对过氧化氢的催化作用,研究了各荧光碳点对过氧化氢酶活性的影响。实验结果表明,各荧光碳点与过氧化氢酶的作用力越强,则碳点对过氧化氢酶活性的抑制率就越高(与微量热泳动方法25℃下所得结果相比较)。碳点与酶的亲和力和对酶的活性的抑制具有一定的正相关性。因此,荧光碳点和酶相互作用时,可能会对酶的活性具有一定的影响。
【关键词】：荧光碳点 人血清白蛋白 过氧化氢酶 荧光猝灭 相互作用 微量热泳动法
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;O613.71
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 荧光碳点11-14
• 1.1.1 荧光碳点的综述11
• 1.1.2 荧光碳点的性质11-12
• 1.1.3 荧光碳点的合成方法12
• 1.1.4 荧光碳点的修饰12-14
• 1.2 人血清白蛋白和过氧化氢酶综述14-16
• 1.2.1 人血清白蛋白的介绍14-16
• 1.2.2 过氧化氢酶的介绍16
• 1.3 纳米粒子和蛋白质相互作用的研究意义和方法16-21
• 1.3.1 纳米粒子和蛋白质相互作用的研究意义16-17
• 1.3.2 纳米粒子和蛋白质相互作用的研究方法17-21
• 1.4 课题研究意义21
• 1.5 课题研究内容21-23
• 第二章 荧光碳点的合成与表征23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 实验部分23-27
• 2.2.1 实验仪器23-24
• 2.2.2 实验试剂24
• 2.2.3 荧光碳点的制备24
• 2.2.4 荧光碳点的修饰24-25
• 2.2.5 荧光碳点的表征25-27
• 2.3 结果与讨论27-33
• 2.3.1 元素分析27
• 2.3.2 荧光量子产率Ψ27
• 2.3.3 透射电子显微镜（TEM）表征27-28
• 2.3.4 粒径分析28-29
• 2.3.5 荧光光谱和紫外-可见吸收光谱29-31
• 2.3.6 红外光谱31-33
• 2.4 小结33-35
• 第三章 荧光碳点和人血清白蛋白的相互作用研究35-62
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-41
• 3.2.1 实验仪器35-36
• 3.2.2 实验试剂36
• 3.2.3 实验方法以及原理36-41
• 3.3 结果与讨论41-61
• 3.3.1 MST实验的结果41-48
• 3.3.2 各荧光碳点和HSA的相互作用的荧光实验的结果48-54
• 3.3.3 各荧光碳点对HSA结构的影响54-61
• 3.4 小结61-62
• 第四章 荧光碳点与过氧化氢酶的相互作用研究62-81
• 4.1 引言62
• 4.2 实验部分62-65
• 4.2.1 实验仪器62
• 4.2.2 实验试剂62-63
• 4.2.3 实验方法63-65
• 4.3 结果与讨论65-80
• 4.3.1 MST法探究各荧光碳点和CAT的相互作用的实验结果65-69
• 4.3.2 荧光法探究各荧光碳点和CAT相互作用的实验结果69-72
• 4.3.3 各荧光碳点对CAT结构的影响72-78
• 4.3.4 紫外分光光度法探究各荧光碳点对CAT酶活的影响78-80
• 4.4 小结80-81
• 第五章 结论81-82
• 参考文献82-91
• 个人简历91-92
• 致谢92

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本文编号：554062