化学反应结合表面增强拉曼法特异性检测生物标志物丙二醛

发布时间：2020-06-15 16:32

【摘要】：表面增强拉曼(SERS)光谱能够提供分子的光谱指纹信息,具有高灵敏度,可实现单分子检测,且信号积分时间短,样品消耗少等优点。丙二醛(MDA)是脂质过氧化和细胞内氧化应激的生物标志物。在食品中,MDA的含量可以用于监测食物的新鲜度。在细胞内氧化应激过程中形成的MDA可导致各种疾病,包括抑郁,龋齿,慢性心力衰竭,高血压,糖尿病和动脉粥样硬化等,MDA也是人体衰老程度的指标。但由于其相对分子质量较小,很难与SERS基底相结合进行检测。因此,本论文将SERS与化学反应结合,将化学反应-SERS法应用于食用油中MDA含量检测,使用2-硫代巴比妥酸(TBA)作为反应试剂,通过Q琼脂糖凝胶球富集金纳米颗粒(Au NPs@QSS)作为SERS基底富集产物,在液态下检测得到了良好的效果。之后,将对氨基苯硫酚(PATP)与MDA反应,优化了反应条件,加入无水硫酸镁(MgSO_4)使得SERS信号大大提高。最后,进一步优化反应条件,将2,4-二硝基苯肼(DNPH)与MDA在室温下反应,成功应用于人体唾液检测。具体研究内容如下:1.在本工作中,通过Q琼脂糖凝胶球富集Au NPs,构建新型SERS基底,将TBA作为衍生化试剂与MDA反应,TBA-MDA加合物比MDA具有更大的拉曼散射截面积,并且与MDA和TBA相比在SERS基底上具有更强的结合能力。Au NPs@QSS-SERS法可以高灵敏度直接检测反应介质中的TBA-MDA加合物。QSS不仅可以吸附Au NPs,富集TBA-MDA加合物,还可以提高吸附的Au NPs的稳定性,并在酸性环境中保持其在QSS表面的均匀分布。这种Au NPs@QSS-SERS方法在液体环境中检测的线性范围为0.33μM至3.3 mM,干态下的最低检测限(LOD)可以达到10~(-10) M,成功应用于实际油样中MDA的检测。该方法可靠,简单,经济,方便,可借助便携式拉曼系统对食品质量进行现场分析。2.在第一部分工作的基础上,选用PATP和MDA进行衍生化反应,此方法反应条件更加温和(40℃),反应快速(15 min),检测限低(10~(-10) M),且此化学反应与SERS方法结合具有新颖性。PATP与MDA在40℃反应15 min后,大大增大了MDA的拉曼散射截面积。与PATP的SERS峰相比,在1658 cm~(-1)处出现了新峰,以1080 cm~(-1)的峰作为内标,将1658 cm~(-1)处的峰和1080 cm~(-1)作比值,提高检测准确度,用于MDA定量研究。将植酸银(IP_6@Ag NPs)作为SERS基底,与传统Au NPs基底相比,更灵敏,更稳定,更均匀。体系中加入MgSO_4,一方面促进反应的进行,另一方面也能促进基底一定程度团聚,大大提高PATP-MDA产物的SERS信号。并成功应用于人体唾液检测,用于监测龋齿等可通过MDA含量反应的疾病。3.在这项工作中,在工作二的基础上,为了使反应条件更加温和,实现现场超灵敏检测,选择了DNPH和MDA进行衍生化反应,该反应在室温下进行。与DNPH的SERS峰相比,DNPH-MDA产物在1386 cm~(-1)处出现了新峰,此峰用于MDA定量研究。将IP_6@Ag NPs作为SERS基底,体系中加入氯化钠(NaCl),盐促进基底一定程度团聚,提高DNPH-MDA产物的SERS信号。此反应在室温下进行,无需加热条件,且反应特异性强,提高了检测的准确性。此方法成功应用于人体唾液检测。
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O657.37;TS227
【图文】：

生弹性碰撞的几率要比非弹性碰撞的几率大的多，所以拉曼散射受到很大的瑞利散射和荧光的影响，信号很弱。拉曼散射的散射光频率可能高于、等于或者低于入射光线。如图1-1所示，假设光线以频率为0hv 的入射光照射时，分子会从它的振动基态( )0E 或者振动激发态( )1E 跃迁到激发虚态。虚态能级上的电子不够稳定，它们会很快跃迁到下能级而释放出光子，即为散射光。散射光频率与入射光频率不同的谱线为拉曼散射，其中频率较小的谱线( )h v v0称为斯托克斯线，即最终分子振动状态的能量比初始状态时的能量高，频率变小；频率较大的谱线( )h v+ v0称为反斯托克斯线，即最终分子振动状态的能量比初始状态时的能量低

DNPH-MDA加合物的合成也可以通过SERS研究证实[127]。在图4-3 c中，MDA的SERS信号较弱，很难直接检测。图4-3 b的DNPH的SERS谱图中，1362cm-1，1424 cm-1分别归属于 (aromatic C-C)和 (COO-)[127]。反应后，图4-3 a产物与图4-3 b DNPH和图4-3 c MDA两个反应试剂相比，1386 cm-1出现了新峰，归属于C-N弯曲振动[128],由文献126可知

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本文编号：2714693