基于拉曼光谱及偏光成像技术的阿尔兹海默症相关物质的分析研究

发布时间：2020-03-23 17:42

【摘要】：阿尔兹海默症是一种神经退行性疾病,全世界大概有3000万人正在接受这种病症的痛苦,并且患者数量还在逐年增加。阿尔兹海默症的症状早期出现轻度记忆退化,之后逐渐发展为重度认知障碍,丧失生活能力。研究发现,阿尔兹海默症患者的脑部有许多特点,首先是两种形态特征的病变,即细胞内的神经纤维缠结和细胞外的淀粉样蛋白斑(即通常所说的老年斑)。另外,其他相关症状也出现在阿尔兹海默症患者中。如脑部生物分子的氧化修饰,葡萄糖承受能力受损,金属离子在体内失衡,特别是钙、铁、铜和锌。但是,目前对于阿尔兹海默症的病理并没有完全明确的认识,并且也没有有效的治疗手段。本文主要利用拉曼光谱与偏光显微技术结合,针对与阿尔兹海默症相关的两种物质,一氧化氮(NO)和β-淀粉样蛋白(Aβ)进行分析研究。首先在第一章中我们设计构建了一种具有高灵敏度、高选择性和高准确度的比率型一氧化氮拉曼探针(Au/DABT),并实现了对细胞内NO含量的检测和成像。首先,我们设计合成了DABT分子,该分子包含能与NO发生特异性反应的邻苯二胺结构,以及能通过Au-S键连接在金纳米颗粒表面的巯基结构。接着,我们合成了具有很强的表面增强效果的金三八面体纳米颗粒作为SERS增强基底。SERS光谱表明该拉曼探针在一氧化氮浓度为54 nM~918 nM的范围内有很好的线性。进一步通过实验证明Au/DABT拉曼探针对其他的活性氧(ROS)、活性氮(RNS)以及金属离子有很好的选择性。并且通过MTT实验证明该探针的细胞毒性小。最后,利用该探针我们成功实现了细胞内NO的SERS检测和成像。在第二章中我们利用拉曼光谱以及偏光显微技术,对Aβ_(1-16)的聚集状态进行了研究。首先利用原子力显微镜观察到了Aβ_(1-16)单体、纤维,以及与Cu~(2+)相互作用的Aβ_(1-16)的形貌。接着利用表面增强拉曼光谱对Aβ_(1-16)单体和纤维的结构以及Aβ_(1-16)与Cu~(2+)相互作用的结合位点进行了探究。进一步,我们寻找到了能稳定生长出Aβ_(1-16)球晶的实验条件,并利用偏光显微镜探索了Aβ_(1-16)球晶以及与Cu~(2+)相互作用的球晶的生长速率。
【图文】：

示意图,氯化血红素,场效应晶体管,功能化

华东师范大学硕士学位论文一般的 NO 电化学检测法需要一个相对较高的电位（通常大于 0.6 V）来氧化或者还原一氧化氮，因此可能会受到其他电活性物质的干扰或者扰乱细胞的正常活性。利用 NO 选择性气体渗透膜可以提高其选择性，然而此方法需要复杂的制备过程。Shan Jiang 等通过氯化血红素功能化的石墨烯场效应晶体管实现了对 NO 高选择性和高灵敏度的检测[48]。该传感器利用了氯化血红素对 NO 的高选择型以及大的结合常数。氯化血红素通过 π-π 相互作用与石墨烯结合，并不会对石墨烯的电化学性能产生影响。最终，利用该传感器他们实现了对 NO 亚纳摩尔的检测。但是该传感器无法对细胞内的 NO 进行检测和成像。

示意图,成像,分子,示意图

图 1-2. DANOBOs 分子实现对 NO 的检测和成像示意图。1.1.3.5 顺磁共振法NO 有一个不成对的电子，很适合利用顺磁共振的方法实现检测。该方法主要利用 NO 能与 Hb 结合，从而形成稳定的自由基。在顺磁共振的谱峰上有三个特征的谱峰，其强度与 NO 的浓度相关,从而实现对 NO 的检测[56]。1.1.4 β-淀粉样蛋白（Aβ）聚集状态的研究意义Aβ 多肽产生于淀粉样前体蛋白（APP）的水解。该过程需要两种名为 β-分泌酶以及 γ-分泌酶的天冬氨酰蛋白酶。首先，APP 通过 β-分泌酶将细胞外的部分剪切，之后留下的部分被 γ-分泌酶剪切。因此，自由的 Aβ 片段释放到细胞外的空间[13]。根据 γ-分泌酶剪切的位置，，产生一系列长度不同的 Aβ 片段，包括分别由 38 个，39 个，40 个以及 42 个氨基酸残基组成的 Aβ1-38、Aβ1-39、Aβ1-40和Aβ1-42[57]。其中 Aβ1-40和 Aβ1-42是脑部和脑脊液中最主要的成分。其中 Aβ1-42/Aβ1-
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R749.16;O657.37

【参考文献】