表面增强拉曼散射对葡萄糖的传感研究

发布时间：2017-06-03 23:10

  本文关键词：表面增强拉曼散射对葡萄糖的传感研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人类生活水平的提高,健康问题已成为人们关注的重要问题。糖尿病是当今危害人类健康的代谢类疾病之一,现在全球患糖尿病的人数已经达到3.82亿,其中中国是世界上糖尿病人口最多的国家大约为1.14亿。糖尿病对人的心脏,血管,神经等有着慢性的损害,严重者甚至会引起死亡。引起糖尿病的主要原因是由于血糖含量过高,因此血糖的含量的高低对临床糖尿病的诊断和治疗具有重要的意义。表面增强拉曼光谱不仅作为一种指纹识别光谱用于分析物质的结构,而且在分析传感领域具有广泛的应用,主要应用于环境污染物,食品添加剂,生物分子(细胞,蛋白,葡萄糖)等分析检测。表面增强拉曼光谱在传感领域具有一定的优势:无需样品的预处理,较高的灵敏度,可实现单分子水平的检测,可以进行痕量,原位,实时在线检测,因此该技术可以应用于葡萄糖传感研究。由于葡萄糖较小的散射面积和较弱的拉曼活性,因此很难直接测定葡萄糖的拉曼信号,即使是SERS信号也很难测到。葡萄糖可修饰的基团很少,很难修饰在贵金属(Au、Ag)的表面,大多数采用物理吸附的方法使其修饰在基底上,但是这种方法的选择性比较差。因此本论文的提出是采用SERS标记的方法实现了葡萄糖高灵敏度的检测。利用自组装的方法制备了葡萄糖SERS传感芯片,该传感芯片与含有葡萄糖的溶液相互作用后,反应产物影响葡萄糖SERS传感芯片上标记分子的SERS信号的变化,来实现葡萄糖的间接检测。具体的内容如下:以银纳米粒子自组装膜作为SERS基底,在其表面进行探针分子的修饰形成具有传感功能的葡萄糖SERS芯片。其中一种修饰方法:是通过化学键修饰的方法,利用Ag-S键将含有巯基的对巯基吡啶(4-MPY)修饰在银纳米粒子的表面形成了探针分子标记的SERS传感芯片。这种共价键修饰的方法使探针分子与基底结合比较牢靠,并且这种修饰方法比较容易操作易于实现。另一种修饰方法:利用静电组装的方法将葡萄糖氧化酶修饰在银纳米粒子组装膜表面。由于合成的银纳米粒子表面包裹了一层柠檬酸根,因此该Ag NPs自组装膜带有一定的负电,通过调控葡萄糖氧化酶(GOx)的电性使其呈负电,利用带正电的桥联分子(PDDA)组装在Ag NPs自组装膜的表面从而形成带葡萄糖氧化酶探针标记的葡萄糖传感芯片。这种修饰方法不会改变葡萄糖氧化酶的理化性质,不易对酶的结构造成损坏。被修饰探针分子的Ag NPs传感芯片与葡萄糖氧化反应的产物过氧化氢,葡萄糖酸相互作用时,SERS传感芯片表面的探针分子的SERS信号发生明显的变化。其中一种传感机理是由于产生的过氧化氢能够刻蚀银纳米粒子,从而使传感薄膜上探针分子SERS信号减弱。另一种传感机制是由于产生的葡萄糖酸能改变葡萄糖氧化酶的电势,从而使葡萄糖氧化酶与桥连分子之间的作用力减弱,葡萄糖氧化酶部分从基底上解离下来,使探针分子的SERS信号减弱。在研究过程中分别对传感的机制,响应时间,选择性,灵敏度,以及该方法的重复性进行相关研究。基于葡萄糖氧化体系建立葡萄糖检测的方法,实现了葡萄糖高灵敏度的检测。本论文建立的葡萄糖传感方法与其他方法相比:简单易操作,灵敏度较高,响应时间较快,并且由于葡萄糖氧化酶是一种蛋白,对生物体没有毒性,因此以葡萄糖氧化酶作为探针分子为未来在生物体内血糖的检测做了重要的铺垫。
【关键词】：葡萄糖 糖尿病 表面增强拉曼光谱 传感
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.37;TP212
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-32
• 1.1 糖尿病介绍13-14
• 1.1.1 糖尿病相关知识13
• 1.1.2 葡萄糖13
• 1.1.3 葡萄糖氧化酶13-14
• 1.2 葡萄糖传感的研究进展14-25
• 1.2.1 葡萄糖传感器的分类及其进展15-25
• 1.3 表面增强拉曼光谱在葡萄糖传感方面的研究进展25-30
• 1.3.1 表面增强拉曼光谱简介25
• 1.3.2 表面增强拉曼光谱在传感领域的应用25-26
• 1.3.3 表面增强拉曼在葡萄糖检测方面的相关研究26-30
• 1.3.4 存在的问题30
• 1.4 本论文的研究思路及内容30-32
• 第二章 过氧化氢法刻蚀银纳米粒子制备葡萄糖传感芯片32-42
• 2.1 引言32-33
• 2.2 实验部分33-35
• 2.2.1 样品及试剂33
• 2.2.2 实验仪器33
• 2.2.3 银纳米粒子组装膜的制备33-34
• 2.2.4 传感时间34
• 2.2.5 葡萄糖传感过程34
• 2.2.6 检测方法的选择性34
• 2.2.7 检测方法的重复性34-35
• 2.3 结果与讨论35-41
• 2.3.1 刻蚀传感机制的表征35-38
• 2.3.2 传感时间响应38
• 2.3.3 葡萄糖传感的过程38-39
• 2.3.4 检测方法的选择性39-40
• 2.3.5 检测方法的重复性40-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第三章 以葡萄糖氧化酶为探针检测血清中的葡萄糖42-56
• 3.1 引言42-43
• 3.2 实验部分43-44
• 3.2.1 样品及试剂43
• 3.2.2 实验仪器设备43
• 3.2.3 葡萄糖氧化酶在Ag NPs组装膜上的修饰43
• 3.2.4 电势可变的传感机制的研究43-44
• 3.2.5 葡萄糖传感过程44
• 3.2.6 传感芯片的性质研究44
• 3.3 结果与讨论44-55
• 3.3.1 葡萄糖氧化酶在Ag NPs组装膜上的修饰44-47
• 3.3.2 电势可变的传感机制的研究47-50
• 3.3.3 HRP分解过氧化氢防止刻蚀现象50-51
• 3.3.4 葡萄糖的传感过程研究51-53
• 3.3.5 传感芯片的相关性质研究53-55
• 3.4 本章小结55-56
• 参考文献56-68
• 发表论文及科研成果68-69
• 致谢69-70

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本文编号：419437