当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

几种新型纳米传感器的构建及其在生物分析中的应用

发布时间:2018-12-07 19:57
【摘要】:随着信息技术与生物工程技术的不断发展,生物传感器展现出了越来越大的应用潜力。当今各发达国家都把生物传感器列为21世纪的关键技术,并给予了高度的重视。相比于传统实验室复杂费时的检测方法,新型生物传感器具有高选择性,高灵敏度以及快速、微型化、低成本等优点,不仅被广泛用于环境污染物监测、食品安全领域、生物和医学领域,而且在空间生命科学、军事、航天遥感等方面也表现出巨大的应用前景。然而随着检测对象的日益多样化、复杂化,生物传感方法和分析技术也面临着新的需求与挑战。近年来,纳米材料成为了科学研究者的热门研究对象,纳米尺寸物质拥有与块体材料迥然不同的性质,有的甚至发生了质变,正是由于性质的特异性,纳米尺度材料引发了人们的广泛关注。功能化纳米材料表现出许多优点,比如比表面积大,催化活性高,生物相容性良好等等,因此可以作为敏感元件用于生物传感器的构建,这为构建高选择性、高灵敏、快速高效的生物传感器提供了新的设计思路。在查阅大量相关文献的基础上,围绕功能化纳米材料在生物传感器方面的相关应用,本论文主要研究了几种新型纳米传感器在生物分析中的应用。具体工作如下:第一章:围绕生物传感器和纳米材料对他们的概念、特点、分类及应用意义展开了详细的介绍。第二章:成功开发了一种新型,简单和超灵敏的基于内滤效应(IFE)的荧光分析方法用以检测肿瘤标记物β-葡萄糖醛酸酶(GLU)。发射绿色荧光的氮掺杂的碳量子点(N-CQDs)被用做内滤效应中的荧光团,并且对硝基苯基-β-D-吡喃葡糖醛酸苷(PNPG)用做GLU的底物,GLU催化底物PNPG产生的水解产物对硝基苯酚(PNP)作为内滤效应中的干扰器来猝灭N-CQDs的荧光。这样通过N-CQDs的荧光强度的变化即成功实现了对GLU的活性检测。最后我们还将此方法成功应用于天然产物中的药物筛选。第三章:成功设计了一种比率型荧光探针,其中包含碳量子点(CDs)作为传感信号和罗丹明B(RhB)作为参照信号,用来快速灵敏的检测汞离子(Hg~(2+))和谷胱甘肽(GSH)。此纳米传感器在单一激发波长下会同时显示出CDs和RhB的特征荧光发射峰。此功能化的CDs通过组氨酸和柠檬酸钠的一锅热解法首次在我们的实验室中合成。在Hg~(2+)的存在下,由于Hg~(2+)和CDs表面上的官能团之间的电子转移,导致CDs的荧光发生猝灭。随后,随着加入的GSH越来越多,CDs-Hg~(2+)体系的荧光逐渐得到恢复,这是因为GSH可以竞争性的从CDs表面夺取Hg~(2+),在整个过程中,RhB的荧光强度一直保持不变,通过检测两个荧光峰值的比值变化即可实现对GSH的比率型检测,这可以有效地排除许多背景干扰。最后该方法成功应用于小鼠的氧化应激模型研究。第四章:本实验基于农药残留对于碱性磷酸酶(ALP)的抑制性,将碱性磷酸酶同Ag0-Ag_3PO_4纳米酶结合实现的双重信号放大策略成功应用在了蔬菜中的农药残留的超灵敏比色检测。在实验中,Ag+可以被ALP催化底物产生的抗坏血酸(AA)还原为Ag纳米颗粒,然后Ag纳米颗粒沉积在菱形十二面体Ag_3PO_4的表面上形成Ag0-Ag_3PO_4复合纳米酶,大大提高了光催化活性,从而将TMB直接氧化为oxTMB。通过测定ox TMB的吸光度大小,就可以转换成ALP的活性大小,从而实现对农药残留的定量检测。
[Abstract]:With the development of information technology and bioengineering technology, the biosensor has shown increasing application potential. In today's developed countries, the biosensor is listed as the key technology of the 21st century, and it has given a high degree of attention. Compared with the traditional laboratory complex and time-consuming detection method, the novel biosensor has the advantages of high selectivity, high sensitivity, high speed, miniaturization, low cost and the like, and is not only widely used in environmental pollutant monitoring, food safety, biological and medical fields, but also has great application prospect in the aspects of space science, military and space remote sensing. However, with the increasing diversification of the detection object, the biological sensing method and the analysis technology are also facing new demands and challenges. In recent years, the nano-scale material has become a hot research object of the scientific researchers. The functionalized nano-material has many advantages, such as large specific surface area, high catalytic activity, good biocompatibility, and the like, and can be used as a sensing element for the construction of a biosensor, The rapid and efficient biosensor provides a new design thought. On the basis of consulting a large number of relevant literature, the paper mainly studies the application of several new kinds of nano-sensors in biological analysis. The specific work is as follows: Chapter 1: The concept, characteristics, classification and application significance of the biological sensor and the nano-material are introduced in detail. In the second chapter, a novel, simple and ultra-sensitive fluorescence analysis method based on the internal filtering effect (IFE) was successfully developed to detect the tumor markers of the glucose-glucuronase (GLU). A nitrogen-doped carbon quantum dot (N-CQDs) that emits green fluorescence is used as a fluorophore in the internal filtering effect, and a p-nitrophenyl-1-D-ethanone-glucuronate (PNPG) is used as a substrate for GLU, The hydrolysis product produced by the GLU catalytic substrate PNPG is used as a disturbance device in the internal filtering effect to destroy the fluorescence of the N-CQDs. Thus, the activity detection of GLU was successfully achieved by the change in the fluorescence intensity of the N-CQDs. Finally, we have successfully applied this method to drug screening in natural products. In the third chapter, a ratio-type fluorescent probe was successfully designed, in which the carbon-content sub-point (CDs) of the bag was used as a reference signal for sensing the mercury ions (Hg ~ (2 +)) and the glutathione (GSH). The nano-sensor will show the characteristic fluorescence emission peak of CDs and RhB at the same time under a single excitation wavelength. This functionalized CDs is first synthesized in our laboratory by a pot-thermal solution of histidine and sodium citrate. In the presence of Hg ~ (2 +), the fluorescence of CDs was destroyed due to the electron transfer between the Hg ~ (2 +) and the functional groups on the surface of the CDs. Then, with the increasing of GSH, the fluorescence of the system of CDs-Hg ~ (2 +) was gradually restored, because the GSH could capture the Hg ~ (2 +) from the surface of the CDs, and the fluorescence intensity of RhB remained unchanged throughout the process. The detection of the ratio of GSH can be achieved by detecting the ratio change of the two fluorescence peaks, which can effectively eliminate many background interference. Finally, the method was successfully applied to the oxidative stress model of mice. In the fourth chapter, based on the inhibition of the pesticide residue on the alkaline phosphatase (ALP), the double signal amplification strategy of the alkaline phosphatase and the Ag0-Ag _ 3PO _ 4 nano-enzyme is successfully applied to the ultra-sensitive colorimetric detection of the pesticide residue in the vegetables. In the experiment, the Ag + can be reduced to Ag nanoparticles by the ascorbic acid (AA) generated by the ALP catalytic substrate, and then the Ag nanoparticles are deposited on the surface of the diamond dodecahedron Ag _ 3PO _ 4 to form the Ag0-Ag _ 3PO _ 4 composite nano-enzyme, so that the photocatalytic activity is greatly improved, and the TMB is directly oxidized into the oxyTMB. By measuring the absorbance of the ox TMB, the activity of the ALP can be converted, and the quantitative detection of the pesticide residue can be realized.
【学位授予单位】:曲阜师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄刚;生物传感器[J];电气时代;2000年06期

2 尹畅,刘健平,范静华;生物传感器在环境分析中的研究现状与前景[J];生物技术通讯;2000年04期

3 平永苍,黄振芳;测酚生物传感器的进展[J];仪器仪表与分析监测;2000年03期

4 孙康,李仲辉,陈孝康;主客体葡萄糖、乳糖生物传感器的研制[J];化学研究与应用;2001年04期

5 长孙东亭,罗素兰;生物传感器[J];生物学通报;2001年11期

6 蔡德聪;生物传感器发展与应用前景[J];传感器世界;2001年10期

7 吴西梅,刘欣,陈永泉;生物传感器的研制及在食品工业中的应用[J];广州食品工业科技;2001年02期

8 李真;戴媛静;陈曦;;生物传感器及其在环境分析中的应用[J];福建分析测试;2001年03期

9 黄刚;;生物传感器露真颜[J];中国电子商情;2002年10期

10 何星月,刘之景;生物传感器在水污染监测中的应用[J];微纳电子技术;2002年09期

相关会议论文 前10条

1 崔传金;吴海云;左月明;;生物传感器研究进展及发展趋势[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年

2 莫冰;刘晓为;;浅谈生物传感器在几个主要领域的应用及展望[A];中国传感器产业发展论坛暨东北MEMS研发联合体研讨会论文集[C];2004年

3 薛瑞;康天放;;基于丝素蛋白固定乙酰胆碱酯酶的有机磷和氨基甲酸酯类农药生物传感器的研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

4 李彤;赵纯;;用于水体监测的生物传感器研究进展[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2012年

5 任湘菱;唐芳琼;;光电化学体系构建新型葡萄糖生物传感器[A];中国感光学会影像材料的研究与应用学术研讨会论文集[C];2009年

6 邹琴;李刘冬;;生物传感器在贝毒快速检测中的应用[A];泛珠三角区域渔业经济合作论坛第三次年会会议论文[C];2008年

7 邱筱岷;;生物传感器及其在临床医学中的应用研究[A];中华医学会医学工程学分会第十次学术年会暨2009中华临床医学工程及数字医学大会论文集[C];2009年

8 马芬;张成孝;;多标记型汞离子电化学发光生物传感器的研究[A];中国化学会第十届全国发光分析学术研讨会论文集[C];2011年

9 任湘菱;唐芳琼;;银—金纳米复合颗粒增强的葡萄糖生物传感器[A];第一届全国纳米技术与应用学术会议论文集[C];2000年

10 黄智伟;黄琛;;光纤DNA生物传感器研究动向[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年

相关重要报纸文章 前10条

1 哈尔滨工业大学 莫冰;四大应用领域,生物传感器技术发展迅速[N];中国电子报;2004年

2 张巍巍;美研制出超灵敏生物传感器[N];科技日报;2012年

3 吴琼;生物传感器迅速成长[N];中国电子报;2000年

4 何屹;新生物传感器可观测细菌生长[N];科技日报;2011年

5 记者 毛黎;人体细胞生物传感器分子机理首次揭开[N];科技日报;2011年

6 记者 何永晋;乌生物传感器研究硕果累累[N];科技日报;2003年

7 白毅 王宇星;我国生物传感器研究获重大进展[N];中国医药报;2006年

8 张佳星;“火眼金睛”窥测基因调控[N];科技日报;2008年

9 记者 周建人;我国出台首批纳米材料国家标准[N];中国建材报;2005年

10 记者 王阳;上海形成纳米材料测试服务体系[N];上海科技报;2004年

相关博士学位论文 前10条

1 黄炎;纳米材料标记的侧流层析生物传感器的设计和应用[D];北京科技大学;2018年

2 史大川;恒温型纳米—滚环扩增-SPR传感器快速检测病原微生物的研究[D];第三军医大学;2015年

3 刘蓬勃;提高微流芯片生物传感器检测限的研究[D];大连理工大学;2015年

4 唱凯;Ⅰ:LSAW生物传感器的构建及临床应用研究 Ⅱ:两株罕见致病菌的鉴定[D];第三军医大学;2015年

5 高小尧;基于核酸的生物传感器的研究与应用[D];福州大学;2014年

6 闫志勇;蛋白激酶活性的光电化学生物分析研究[D];青岛大学;2016年

7 张冰;SPR生物传感器及其与电化学联用研究[D];浙江大学;2016年

8 李继;生物传感器表面功能化的研究[D];西南交通大学;2015年

9 戚艳侠;新型纳米光学传感体系的构建及其对生物体内重金属离子的分析研究[D];华东师范大学;2017年

10 叶尊忠;快速检测毒死蜱和大肠杆菌的便携式阻抗生物传感器仪器研究[D];浙江大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 路帅敏;几种新型纳米传感器的构建及其在生物分析中的应用[D];曲阜师范大学;2017年

2 梁琳琳;基于碳基纳米材料的可视化生物传感器的构建[D];济南大学;2017年

3 金腾飞;碳基复合纳米材料在生物传感中的应用[D];杭州电子科技大学;2017年

4 张在花;碳与金属纳米材料的合成及在传感分析中的应用研究[D];西北大学;2017年

5 范雨;基于纳米材料构建的葡萄糖和伴刀豆球蛋白A电致化学发光生物传感器的研究[D];西南大学;2017年

6 徐云英;基于免标记荧光生物传感器检测蛋白质和小分子的研究[D];西南大学;2015年

7 杨彩凤;水热法生长微/纳米结构及其电化学性能研究[D];西南大学;2015年

8 吴小平;基于新型碳纳米复合材料构建电致化学发光酶生物传感器的研究[D];西南大学;2015年

9 马晔;三维石墨烯/纳米材料复合生物传感器制备及应用研究[D];浙江大学;2015年

10 范玲玲;两种二茂铁探针的合成及其在QCM生物传感器组装与再生研究中的应用[D];郑州大学;2015年



本文编号:2367761

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2367761.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户e62ee***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com