基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒的生物传感新方法

发布时间：2017-08-13 10:23

  本文关键词：基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒的生物传感新方法

  更多相关文章： 上转换纳米颗粒 二氧化锰纳米片 双氧水 葡萄糖 有机磷 抗坏血酸

【摘要】：稀土上转换纳米颗粒(UCNPs)是新一代生物发光标记物,与传统有机荧光染料及量子点相比,它具有许多特殊优点,如：激发光能量低、背景低、发光强度高且稳定、发射波长可通过控制其组成进行调节等,这些优点使上转换荧光纳米颗粒在生物检测领域有非常广阔的应用前景。目前,上转换纳米颗粒主要是通过构建荧光共振能量转移(FRET)体系用于生物检测中,其中上转换纳米颗粒是能量供体,有机染料、碳纳米颗粒、纳米金、石墨烯、聚苯二胺聚合物等是能量受体,但是这种FRET传感器合成步骤繁琐,部分受体还具有一定的毒性,这限制了上转换纳米颗粒在生物传感中的应用。针对这一问题,本论文选择无毒且生物相容性好二氧化锰纳米片作为能量受体,通过二氧化锰纳米片与上转换纳米颗粒之间简单的静电吸附作用合成了二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒的FRET传感器,这种合成步骤简便。基于此,本文围绕新型的二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒传感器开展了以下三个方面的工作：1、基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒用于双氧水(H202)和血糖的检测。其原理为：首先通过溶剂热法合成疏水性的NaYF4:Yb,Tm/NaYF4上转换纳米颗粒,再利用表面配体氧化法使转换纳米颗粒溶于水,然后通过与二氧化锰纳米片的静电吸附作用得到二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒(MnO_2-UCNPs)。因为MnO_2纳米片在250 nm至500 nm处的紫外吸收与上转换纳米颗粒的蓝光发射重叠,导致上转换荧光被MnO_2纳米片猝灭。当MnO_2-UCNPs遇到H202时,MnO_2被还原成Mn2+而从上转换纳米颗粒的表面解离下来,上转换纳米颗粒的荧光恢复。通过上转换纳米颗粒在450 nm处荧光信号变化实现对H202的分析检测,线性响应范围分别为5-150 μM和180-350 μM,检测下限为0.9μM。又因为在氧气存在的条件下,葡萄糖在葡萄糖氧化酶催化作用下生成H202,所以这个传感器也可用于葡萄糖的检测。通过上转换纳米颗粒在450 nm荧光信号变化可实现葡萄糖的分析检测,线性响应范围分别为5-230μM和250-400 μM,检测下限为3.7 μM。同时,这种方法用于对人体血清或者全血样品的检测有很高的灵敏性。2、基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒用于有机磷的检测。其原理为：硫代乙酰胆碱在乙酰胆碱酯酶的催化作用下生成硫代胆碱,生成的硫代胆碱将MnO_2-UCNPs中的MnO_2还原成Mn2+,使MnO_2纳米片从上转换纳米颗粒的表面解离下来,上转换纳米颗粒的荧光得到恢复。但是在有机磷存在的条件下,有机磷抑制乙酰胆碱酯酶的活性,使生成的硫代胆碱减少,抑制上转换纳米颗粒荧光恢复。通过上转换纳米颗粒在450 nm荧光信号变化可实现对氧磷、马拉硫磷的高灵敏检测,检测下限分别为0.0199 ng mL-1、0.072 μg mL-1。3、基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒用于抗坏血酸的检测。其原理为：抗坏血酸与MnO_2发生氧化还原反应使MnO_2-UCNPs中的MnO_2还原成Mn2+,从上转换纳米颗粒的表面解离下来,上转换纳米颗粒的荧光恢复。通过上转换纳米颗粒在450 nm荧光信号变化实现对抗坏血酸的分析检测,线性响应范围为100-300μM,检测下限为95.69 μM。
【关键词】：上转换纳米颗粒 二氧化锰纳米片 双氧水 葡萄糖 有机磷 抗坏血酸
【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
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 上转换纳米材料的简介12-13
• 1.2 上转换纳米材料的制备13-15
• 1.2.1 热分解法13-14
• 1.2.2 水热和溶剂热合成法14-15
• 1.3 上转换纳米材料的表面修饰15-19
• 1.3.1 表面配体氧化法15
• 1.3.2 表面配体交换法15-16
• 1.3.3 表面配体消除法16-17
• 1.3.4 层层组装法17
• 1.3.5 两亲聚合物包覆法17-18
• 1.3.6 表面硅烷化法18-19
• 1.4 转换纳米材料在生物传感中的应用19-22
• 1.4.1 上转换纳米材料在荧光检测中的应用19-20
• 1.4.2 上转换纳米材料在光学成像中的应用20
• 1.4.3 上转换纳米材料在光调控治疗中的应用20-21
• 1.4.4 上转换纳米材料在药物释放治疗中的应用21-22
• 1.5 本文构思22-24
• 第2章 基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒用于H_2O_2和血糖的检测24-39
• 2.1 前言24-25
• 2.2 实验部分25-28
• 2.2.1 试剂和仪器25
• 2.2.2 NaYF_4：Yb,Tm上转换纳米颗粒的合成25-26
• 2.2.3 NaYF_4：Yb,Tm/NaYF_4上转换纳米颗粒的合成26
• 2.2.4 水溶性NaYF_4：Yb,Tm/NaYF_4上转换纳米颗粒的合成26-27
• 2.2.5 MnO_2纳米片修饰的NaYF_4：Yb,Tm/NaYF_4上转换纳米颗粒的合成27
• 2.2.6 H_2O_2的检测27
• 2.2.7 葡萄糖的检测27
• 2.2.8 乳酸的检测27
• 2.2.9 验证MnO_2与H_2O_2发生氧化还原反应生成Mn~(2+)27-28
• 2.3 结果与讨论28-38
• 2.3.1 基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒用于H_2O_2和血糖的检测原理28
• 2.3.2 OA-UCNPs和MnO_2-UCNPs纳米颗粒的表征28-30
• 2.3.3 OA-UCNPs和MnO_2-UCNPs纳米颗粒的光谱分析30-31
• 2.3.4 探究UCNPs对MnO_2的响应31-32
• 2.3.5 培育温度和时间的优化32-33
• 2.3.6 基于MnO_2-UCNPs传感器用于H_2O_2的检测33-34
• 2.3.7 基于MnO_2-UCNPs传感器用于葡萄糖的检测34-35
• 2.3.8 MnO_2-UCNPs传感器的选择性考察35-36
• 2.3.9 MnO_2-UCNPs传感器用于实际样品的检测36-37
• 2.3.10 基于MnO_2-UCNPs传感器用于乳酸的检测37-38
• 2.4 小结38-39
• 第3章 基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒用于有机磷的检测39-47
• 3.1 前言39-40
• 3.2 实验部分40-41
• 3.2.1 试剂和仪器40-41
• 3.2.2 MnO_2-UCNPs传感器的制备41
• 3.2.3 对氧磷的检测41
• 3.2.4 马拉硫磷的检测41
• 3.3 结果与讨论41-46
• 3.3.1 基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒用于有机磷的检测原理41-42
• 3.3.2 探究UCNPs对MnO_2的响应42
• 3.3.3 硫代乙酰胆碱和乙酰胆碱酯酶浓度的优化42-43
• 3.3.4 培育时间的优化43-44
• 3.3.5 基于MnO_2-UCNPs传感器用于对氧磷的检测44
• 3.3.6 基于MnO_2-UCNPs传感器用于马拉硫磷的检测44-45
• 3.3.7 MnO_2-UCNPs传感器的选择性考察45-46
• 3.4 小结46-47
• 第4章 基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒用于抗坏血酸的检测47-51
• 4.1 前言47
• 4.2 实验部分47-48
• 4.2.1 试剂和仪器47-48
• 4.2.2 MnO_2-UCNPs传感器的制备48
• 4.2.3 抗坏血酸的检测48
• 4.3 结果与讨论48-50
• 4.3.1 基于二氧化锰纳米片修饰的上转换纳米颗粒用于抗坏血酸的检测原理48-49
• 4.3.2 探究UCNPs对MnO_2的响应49
• 4.3.3 培育时间的优化49-50
• 4.3.4 基于MnO_2-UCNPs传感器用于抗坏血酸的检测50
• 4.4 小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-58
• 附录A 攻读学位期间发表的论文58-59
• 致谢59

，

本文编号：666800