表面增强拉曼光谱技术在酶检测方面的应用

发布时间：2017-12-24 10:31

本文关键词：表面增强拉曼光谱技术在酶检测方面的应用　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)是一种优良的分析技术手段,它具有一系列其他光谱不具备的优势,例如频带窄,水溶液对光谱信号干扰弱,光谱稳定性好等。SERS分析方法是一种基于拉曼光谱的指纹鉴定方法,具有高灵敏度,可以进行原位、实时检测。同时可用于水溶液体系,因此特别适合于生物样品的研究。近年来,SERS已经在很多领域得到了良好的发展和应用,其中包括界面和表面科学、材料分析、生物、医学、食品安全、环境监测等。具体包括毒品、药物鉴定,食品安全检验,化学相互作用的研究,以及壁画、珠宝、钻石鉴定和大气、水污染检测等等。得益于光电子学、纳米技术和生物分析研究的不断发展,基于SERS的生物传感技术的相关研究颇受关注,越来越多的研究者们投入到此项技术的研究。在本论文中,我们将提出两种具有高灵敏度和选择性的SERS生物传感方法用于蛋白酶浓度及活性的分析。主要研究内容如下:1、基于核酸适配体捕获其靶向目标物,设计一种金属三角阵列-酶-银纳米粒子的三明治结构,形成SERS“热点”,检测凝血酶。利用一段专一识别凝血酶的aptamer,构筑了SERS热点的结构用于凝血酶的检测。具体步骤如下:首先,在玻璃片上紧密堆积聚苯乙烯球,以其作为模板通过金属真空蒸镀的方法,制作Ag纳米三角图形化阵列。其次,在Ag纳米三角阵列上固定核酸适配体(5'-SH-C_6-GGTTGGTGTGGTTGG-3'),其可以有效识别凝血酶分子。然后,为了防止银纳米三角阵列表面存在未占据位点,发生非特异性吸附,第三步在组装核酸适配体的SERS基底上修饰SH-(CH_2)_2-OH分子。随后,加入待测分子凝血酶,由于特殊识别机制的存在,其被核酸适配体成功捕获。最后,修饰有4-MBA分子的银纳米粒子(AgNPs@4-MBA)通过羧基与凝血酶的氨基发生化学成键反应,从而形成三明治结构。通过检测4-MBA的SERS光谱,实现对凝血酶的间接检测。2、利用静电作用构筑“a particle-on-a-film”热点结构用于胰蛋白酶的SERS检测。本研究根据胰蛋白酶的特点自行设计底物肽(CHRDDG),使其具备特异性胰蛋白酶剪切位点。利用胰蛋白酶加入前后体系电势的变化进行其活性及浓度的分析。具体操作流程为:第一步先将含有6个氨基酸小肽组装到基底上,使基底表面显示负电性;第二步是将探针分子4-MBA组装到修饰有小肽的基底上,目的是将基底封闭,防止非特异性吸附。此时,由于SERS增强主要是银膜基底的贡献,因此,所得到的4-MBA的SERS信号较弱。但是当加入胰蛋白酶后,它可以选择性作用于小肽中精氨酸的羧基侧,留下显示正电的小肽残基(-SH-CHR~+)在基底表面,然后利用正负电相互作用的原理,将带负电的银纳米粒子大量组装到基底上,由于粒子与基底以及粒子与粒子之间可以形成热点结构,结果SERS信号得到显著的放大。通过检测4-MBA的SERS光谱,实现对胰蛋白酶活性及浓度的分析和检测。
【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】：Q55;O657.37

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