金属纳米簇生物传感器的构建及其在生物酶检测中的应用

发布时间：2017-12-16 05:04

  本文关键词：金属纳米簇生物传感器的构建及其在生物酶检测中的应用

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【摘要】：近年来,金属纳米簇作为一种新型的发光纳米材料,由于其超小的尺寸(通常由几个到十几个原子构成且尺寸小于2 nm)和独特的理化性质引起了越来越多研究者们的关注。到目前为止,金属纳米簇已被应用于包括生物分析、生物成像、环境监测、工业催化和电子器件等领域。在本论文中,我们利用金属纳米簇来构建生物传感器,实现了对特定生物酶的检测其抑制剂的筛选。主要研究内容如下:第一章,我们对荧光金属纳米簇的研究背景进行了介绍。并介绍了本论文的主要研究内容及意义。第二章,我们基于双链DNA为模板合成的铜纳米簇(dsDNA-Cu NCs)构建了一个简单、超灵敏的、无标记的荧光探针用于胰蛋白酶的检测及其抑制剂的筛选。当向铜纳米簇溶液中加入鱼精蛋白后,铜纳米团簇能够与鱼精蛋白形成鱼精蛋白/铜纳米簇复合物使体系的荧光的到显著的增强。而鱼精蛋白是胰蛋白酶有效的反应底物,因此,在向体系中引入胰蛋白酶时会破坏鱼精蛋白/铜纳米簇复合物结构,使体系的荧光得到显著的猝灭。通过监测体系荧光强度的变化,可以实现对胰蛋白酶的检测。该方法还可进一步应用于胰蛋白酶抑制剂的筛选。第三章,我们建立了一种简单、灵敏、无标记的荧光探针用于检测蛋白激酶的活性及其抑制剂的筛选。本方法基于多肽为模板合成的银纳米簇(Ag NCs)与抗体修饰的金纳米粒子(anti-Au NPs)之间发生荧光共振能量转移(FRET),从而使银纳米簇的荧光信号猝灭。当蛋白激酶(PKA)和三磷酸腺苷(ATP)同时存在时,银纳米簇的底物模板多肽链便成为了蛋白激酶有效的反应底物,其丝氨酸位点能够被蛋白激酶磷酸化。随后再向体系中加入抗体修饰的金纳米粒子,由于抗体的特异性识别作用,会使银纳米簇与金纳米粒子之间发生有效的结合,从而产生荧光共振能量转移导致荧光猝灭。根据荧光信号的变化我们可以实现对蛋白激酶有效的监测。我们进一步应用该方法对蛋白激酶抑制剂H-89进行检测。此外,本方法也被用来探究药物激活的Hela细胞内PKA的活性,这使得其在药物筛选和疾病临床诊断方面都有着广阔的应用前景。第四章,我们基于适配体DNA为模板合成的铜纳米簇,构建了一种简单,灵敏的荧光探针用于蛋白激酶(PKA)活性的检测。本方法基于三磷酸腺苷(ATP)适配体与ATP之间的强相互作用,因而在ATP存在的条件下铜纳米簇由于缺少有效的底物而使荧光强度下降。当向体系中加入蛋白激酶时,其会将ATP转化成ADP。由于ADP不能与ATP适配体结合从而释放出铜纳米簇的反应底物,使其荧光强度恢复。根据体系荧光信号的变化我们可以对蛋白激酶的活性进行有效的监测。我们还应用该方法实现了对蛋白激酶抑制剂H-89的检测。此外,我们将该传感平台应用到Hela细胞内蛋白激酶活性的检测,这使本传感器在生物化学和激酶靶向药物开发等研究领域有着巨大的应用价值。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;O657.3

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