细胞活性氧监测和调控平台的构建及其性能研究
发布时间：2021-07-04 19:22
活性氧（ROS）是分子氧在生命机体内氧化还原过程中产生的一类的物质,具有寿命短、浓度低、反应活性高的特点,其动态变化不仅能够提供丰富的生理病理信息,还能够成为疾病诊断和治疗的突破口。然而,现有的细胞ROS监控平台存在制备复杂,效率低,生物相容性差的问题。本论文针对以上细胞ROS监测和调控中存在的问题,以生物相容性优异的有机小分子短肽和无机二氧化硅纳米粒子作为载体,酶和血红素作为催化分子,设计并构建了功能化的电化学传感界面及具有酶活性的纳米粒子,实现了细胞ROS的浓度监测和调控。具体研究内容如下:1、构建了基于自组装肽基水凝胶的功能化平台并用于细胞释放H2O2的检测。利用N-芴基甲氧基羰基-二苯丙氨酸（Fmoc-FF）的自组装特性,构建了一个基于酶的电化学传感平台和细胞监测界面。Fmoc-FF水凝胶有两个功能。一方面能够实现在自组装过程中对辣根过氧化物酶（HRP）分子的包埋,另一方面能够作为细胞粘附的基底。固定于肽水凝胶中的HRP能够保持其固有活性和稳定性,并实现直接电子转移。因此,构建了基于HRP的第三代电化学H2O2生物传感器,并表现出良好的分析性能,包括18 nM的低检测限,令人满...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１纳米酶双向调控细胞内ＲＯＳ［１＜）］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ＲＯＳ?ｂｙ?ｎａｎｏｚｙｍｅＩＩ０］??
?北京化工大学博士生论文???ＯＤＳ??Ａ?ＴＩＯｓｆＩＴＯ?Ｂ?ＴＫＶＩＴＯ?Ｃ?ＴＫＶＴＴＯ??图１－２蛋白微阵列电极的表面修饰及细胞粘附示意图［１８］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ｍｉｃｒｏａｒｒａｙｓ??ａｎｄ?ｆｏｒ?ｇｕｉｄｅｄ?ｃｅｌｌ?ａｄｈｅｓｉｏｎ［ｌ８］??基于细胞色素ｃ的传感器能够可避免抗尿酸、坏血酸等物质的干扰，能够在低电位??下实现ＲＯＳ的检测。但是，具有过氧化物酶特点的细胞色素ｃ能够同时检测Ｈ２０２和０广，??对于在复杂生物体中的选择性检测带来了极大的问题。众所周知，超氧化物歧化酶??（ＳＯＤ）能够催化０广发生歧化反应，从而实现对０２‘＿的特异性检测。因此，很多研宄??者将ＳＯＤ通过纳米材料固定于电极表面，促进其直接电化学，实现对０广的高效检测??［２ｔ）］。多壁碳纳米管和离子液体的复合物较早的就作为固定ＳＯＤ的基底，实现了来自肝??脏和白细胞释放〇２’＿的检测［２１］。为了提高传感器的灵敏度，通过一步醇还原方法合成??的Ｐｔ－Ｐｄ／ＭＷＣＮＴｓ复合物被用来固定ＳＯＤ，其传感器低的检测限（０．７ＩｐＭ）能够用来??监测实际样品中的〇广［２２］。之后基于ＳＯＤ／多孔Ｐｔ－Ｐｄ的修饰电极由于其界面效应，使得??传感器的灵敏度高达１２７０＾ＡｍＭ“ｃｍ—２，因此可以用来监测细胞０广的动力学情况［２３］。??以上所述的基于酶电化学生物传感平台的构建提供了选择性监测实际样品中痕量??ＲＯＳ的可能性，对疾病的诊断非常重要。??１．３．２
究，例如复合氮掺杂石墨??稀量子点（ＮＧＱＤ）用于电化学还原Ｈ２０２的工作也已经有报道（如图ｌ－４ｂ）?［５２］。并??且该传感器用于检测人宫颈癌细胞释放Ｈ２０２的结果也令人满意。??ａ?（?ｌ?；?；?ｒＷｉ??ｍ＾ｓＭ?Ｌ＾ｊ?，?ｃｒｇｉ、Ｍｌ??Ｂｅａｎｅ＿?２?Ｉ?ｐｒ?生?Ｈｊｉ??ｗ－ｗ??（ｂ）?—?／飞运．．．．．．??變?Ｖ１?－??ｈ?武．?????ｊｒ??＊?／?Ｘｖ?＊?＊??〇?—?。?ｍ／??０?ＨｅＬ－Ｃｅ？ｓ?■■??图１－４?（ａ）?ｒＧＯＱＤ／ＺｎＯ杂化纳米纤维的合成路线和检测细胞内Ｈ２０２的图意示［５１］。（ｂ）在氮??掺杂石墨烯量子点上原位生长无表面活性剂金纳米粒子用于生物环境中Ｈ２〇２的电化学检测［５２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?（ａ）?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆｒＧＯ?ＱＤｓ／ＺｎＯ?ｈｙｂｒｉｄ?ｎａｎｏｆｌｂｅｒｓ?ａｎｄ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ??ｔｈｅ?ｃｅｌｌ－ｂａｓｅｄ?ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?Ｈ２〇２?ｓｅｎｓｏｒｓ［５?丨］．（ｂ）?Ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｇｒｏｗｔｈ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ－ｆｒｅｅ?ｇｏｌｄ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｏｎ??ｎｉｔｒｏｇｅｎ－?ｄｏｐｅｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｑｕａｎｔｕｍ?ｄｏｔｓ?ｆｏｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｐｅｒｏｘｉｄｅ?ｉｎ?ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ??？?ｒ５２ｌ??ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ??除了上述碳材料之外，其他碳材料如中孔碳纳米复合材料也己应用于Ｈ２ｏ２电化??学生物传
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米酶及其细胞活性氧调控[J]. 董海姣,张弛,范瑶瑶,张薇,顾宁,张宇. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
本文编号：3265388
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１纳米酶双向调控细胞内ＲＯＳ［１＜）］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ＲＯＳ?ｂｙ?ｎａｎｏｚｙｍｅＩＩ０］??
?北京化工大学博士生论文???ＯＤＳ??Ａ?ＴＩＯｓｆＩＴＯ?Ｂ?ＴＫＶＩＴＯ?Ｃ?ＴＫＶＴＴＯ??图１－２蛋白微阵列电极的表面修饰及细胞粘附示意图［１８］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ｍｉｃｒｏａｒｒａｙｓ??ａｎｄ?ｆｏｒ?ｇｕｉｄｅｄ?ｃｅｌｌ?ａｄｈｅｓｉｏｎ［ｌ８］??基于细胞色素ｃ的传感器能够可避免抗尿酸、坏血酸等物质的干扰，能够在低电位??下实现ＲＯＳ的检测。但是，具有过氧化物酶特点的细胞色素ｃ能够同时检测Ｈ２０２和０广，??对于在复杂生物体中的选择性检测带来了极大的问题。众所周知，超氧化物歧化酶??（ＳＯＤ）能够催化０广发生歧化反应，从而实现对０２‘＿的特异性检测。因此，很多研宄??者将ＳＯＤ通过纳米材料固定于电极表面，促进其直接电化学，实现对０广的高效检测??［２ｔ）］。多壁碳纳米管和离子液体的复合物较早的就作为固定ＳＯＤ的基底，实现了来自肝??脏和白细胞释放〇２’＿的检测［２１］。为了提高传感器的灵敏度，通过一步醇还原方法合成??的Ｐｔ－Ｐｄ／ＭＷＣＮＴｓ复合物被用来固定ＳＯＤ，其传感器低的检测限（０．７ＩｐＭ）能够用来??监测实际样品中的〇广［２２］。之后基于ＳＯＤ／多孔Ｐｔ－Ｐｄ的修饰电极由于其界面效应，使得??传感器的灵敏度高达１２７０＾ＡｍＭ“ｃｍ—２，因此可以用来监测细胞０广的动力学情况［２３］。??以上所述的基于酶电化学生物传感平台的构建提供了选择性监测实际样品中痕量??ＲＯＳ的可能性，对疾病的诊断非常重要。??１．３．２
究，例如复合氮掺杂石墨??稀量子点（ＮＧＱＤ）用于电化学还原Ｈ２０２的工作也已经有报道（如图ｌ－４ｂ）?［５２］。并??且该传感器用于检测人宫颈癌细胞释放Ｈ２０２的结果也令人满意。??ａ?（?ｌ?；?；?ｒＷｉ??ｍ＾ｓＭ?Ｌ＾ｊ?，?ｃｒｇｉ、Ｍｌ??Ｂｅａｎｅ＿?２?Ｉ?ｐｒ?生?Ｈｊｉ??ｗ－ｗ??（ｂ）?—?／飞运．．．．．．??變?Ｖ１?－??ｈ?武．?????ｊｒ??＊?／?Ｘｖ?＊?＊??〇?—?。?ｍ／??０?ＨｅＬ－Ｃｅ？ｓ?■■??图１－４?（ａ）?ｒＧＯＱＤ／ＺｎＯ杂化纳米纤维的合成路线和检测细胞内Ｈ２０２的图意示［５１］。（ｂ）在氮??掺杂石墨烯量子点上原位生长无表面活性剂金纳米粒子用于生物环境中Ｈ２〇２的电化学检测［５２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?（ａ）?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆｒＧＯ?ＱＤｓ／ＺｎＯ?ｈｙｂｒｉｄ?ｎａｎｏｆｌｂｅｒｓ?ａｎｄ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ??ｔｈｅ?ｃｅｌｌ－ｂａｓｅｄ?ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?Ｈ２〇２?ｓｅｎｓｏｒｓ［５?丨］．（ｂ）?Ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｇｒｏｗｔｈ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ－ｆｒｅｅ?ｇｏｌｄ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｏｎ??ｎｉｔｒｏｇｅｎ－?ｄｏｐｅｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｑｕａｎｔｕｍ?ｄｏｔｓ?ｆｏｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｐｅｒｏｘｉｄｅ?ｉｎ?ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ??？?ｒ５２ｌ??ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ??除了上述碳材料之外，其他碳材料如中孔碳纳米复合材料也己应用于Ｈ２ｏ２电化??学生物传
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米酶及其细胞活性氧调控[J]. 董海姣,张弛,范瑶瑶,张薇,顾宁,张宇. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
本文编号：3265388
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