氧化锌纳米功能材料及其生物传感检测应用

发布时间：2017-10-04 21:38

  本文关键词：氧化锌纳米功能材料及其生物传感检测应用

  更多相关文章： 氧化锌 生物成像 微阵列 “咖啡环”效应 荧光增强 DNA酶催化 微小RNA

【摘要】：纳米氧化锌(ZnO)材料以其独特的结构和性能优势,被广泛用于光催化剂、传感器和光学器件。尤其是具有可调荧光的ZnO纳米功能材料,其价格低廉、细胞毒性低,有望取代硒化镉和碲化镉等毒性半导体量子点(QDs)用于生物医学领域。本文一方面制备了荧光可调的高水相稳定性氧化锌信号材料并用于生物医学成像;另一方面,构建了以氧化锌为基底的微阵列,用以分别与免疫识别反应和核酸杂交反应相结合,用于人血中癌症等疾病标志物的检测。主要内容包括:(1)设计了一种荧光可调的高水相稳定性纳米ZnO复合材料的制备途径,并将之应用于生物成像分析。首先通过改变[Li OH]/[Zn~(2+)]摩尔比制备出蓝色到黄绿色荧光可调的氧化锌信号材料,进而先后利用疏水性十六烷基三甲氧基硅烷(HDS)和亲水性3-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)进行表面功能化处理,制得高水相稳定性、荧光可调且强度显著增强(近10倍)的一系列ZnO-HDS-APS纳米复合功能材料,并初步应用于血液、细胞和组织成像分析。(2)采用疏水性HDS修饰玻片制备出了具有类似荷叶效应的疏水基底,进而利用点样法在基底表面构筑经APS功能化的纳米ZnO微点,制得HDS-ZnO-APS微阵列;以免疫球蛋白IgG抗体固定化为例,采用该免疫微阵列并结合夹心法,实现了对IgG抗原的高通量荧光分析。结果表明,该微阵列的疏水基底不仅能有效地抑制ZnO-APS微点构筑的“咖啡环”效应,制得均匀密集的微阵列检测点,而且可有效地遏制微点之间样品的交叉污染;特别是,借助纳米ZnO基底的荧光增强效应可显著放大待测的荧光信号,实现了血清样品中IgG抗原的高通量、灵敏、快速检测。(3)通过在微阵列检测点表面固定化包含可形成血红素-G-四联体序列的DNA捕获探针,建立了一种微阵列比色检测方法,用于血液中游离miRNA的高灵敏分析。一方面,利用所固定的单链DNA捕获探针中包含的目标物miRNA特异性序列,杂交和筛选出样品中miRNA目标链,进而通过核酸外切酶I对未与目标物杂交的单链探针进行选择性剪切;另一方面,加入血红素,并借助其与未被剪切探针中包含的特定鸟嘌呤(G)序列片段的相互作用,在一定条件下折叠形成血红素-G-四联体结构,获得具有类过氧化物酶高效催化活性的DNA酶,用以催化显色底物,实现了对血液中miRNA的高通量、高选择性和高灵敏度的比色检测。
【关键词】：氧化锌 生物成像 微阵列 “咖啡环”效应 荧光增强 DNA酶催化 微小RNA
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 纳米氧化锌材料合成9-10
• 1.1.1 湿法化学/溶液法9-10
• 1.1.2 物理合成法10
• 1.1.3 电化学合成法10
• 1.2 氧化锌的应用进展10-11
• 1.2.1 氧化锌在生物传感方面的应用进展10-11
• 1.2.2 氧化锌在催化降解方面的应用进展11
• 1.3 微阵列检测的研究进展11-16
• 1.3.1 微阵列的制备11-13
• 1.3.2 微阵列检测技术13-16
• 1.4 本课题的提出16-18
• 第2章 水相稳定且荧光可调的纳米氧化锌复合材料及其生物成像应用18-29
• 2.1 引言18-19
• 2.2 实验部分19-20
• 2.2.1 仪器与试剂19
• 2.2.2 Zn O@HDS@APS纳米复合材料的合成与应用19-20
• 2.3 结果与讨论20-28
• 2.3.1 不同表面修饰Zn O的水稳定性考察20-21
• 2.3.2 Zn O@HDS@APS复合材料合成条件的优化21
• 2.3.3 Zn O@HDS@APS复合材料的表征21-23
• 2.3.4 Zn O及其复合材料的稳定性考察23-25
• 2.3.5 多色Zn O@HDS@APS复合材料的制备与表征25-28
• 2.3.6 Zn O复合材料用于细胞和组织成像28
• 2.4 小结28-29
• 第3章 氧化锌微阵列的制备及其Ig G荧光检测应用29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 实验部分29-31
• 3.2.1 仪器与试剂29-30
• 3.2.2 HDS-Zn O-APS阵列的制备与应用30-31
• 3.3 结果与讨论31-34
• 3.3.1 咖啡环效应的抑制作用31
• 3.3.2 “咖啡环”效应的抑制作用31-32
• 3.3.3 阵列的优化32-33
• 3.3.4 微阵列的表征以及Ig G的荧光阵列检测33-34
• 3.4 小结34-35
• 第4章 基于血红素-G-四联体DNA酶催化功能的微阵列用于mi RNA比色法分析35-42
• 4.1 引言35
• 4.2 实验部分35-37
• 4.2.1 仪器与试剂35-36
• 4.2.2 修饰DNA捕获探针的微阵列制备36
• 4.2.3 mi RNA比色法检测36-37
• 4.3 结果与讨论37-40
• 4.3.1 检测方法的原理与过程37-38
• 4.3.2 主要检测条件的优化38-39
• 4.3.3 mi RNAs以及突变mi RNAs的样品检测39-40
• 4.4 小结40-42
• 结论与展望42-43
• 参考文献43-53
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与成果53-55
• 致谢55

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