基于β-淀粉样肽的阿尔茨海默症的检测与抑制剂研究

发布时间：2017-08-01 02:05

  本文关键词：基于β-淀粉样肽的阿尔茨海默症的检测与抑制剂研究

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【摘要】：阿尔茨海默症是一种原发性神经退行性疾病,它已成为危及人类健康的最常见的疾病之一。研究发现,p淀粉样肽(简称Ap肽)在脑部的过度表达、聚集和沉淀被认为是阿尔茨海默症发病的重要原因之一。虽然现阶段阿尔茨海默症确切的发病机制还不是很清楚,但是临床实验表明能够抑制AB肽聚集并降低AB肽诱导的细胞毒性的物质是缓解阿尔茨海默症非常有前景的备选药物。因此,研究Aβ肽的聚集机制,并开发新的高效的Ap肽聚集抑制剂具有重要意义。本论文以Aβ肽为主要研究对象,对锌离子诱导的纳摩水平Aβ肽在固液界面的寡聚机制进行了研究,并开发了两种高效低毒的具有潜在应用价值的Aβ肽聚集抑制剂。此外,还制备了基于分形金纳米材料和酶放大效应的电化学免疫传感器,用于阿尔茨海默症标志物载脂蛋白E4(简称APOE4)的高灵敏检测。本论文主要研究内容包括以下四个部分：(1)Zn2+对低浓度Aβ肽在HOPG表面寡聚行为的影响用原子力显微镜(AFM)技术直观地探究了Zn2+对不同Aβ肽片段在高温裂解石墨(HOPG)表面从单体到寡聚体的聚集行为的影响。研究发现,Zn2+促进Aβ1-42、Aβ1-16在HOPG表面的寡聚,但对Aβ2-7的寡聚影响不大,这是因为Zn2+能与Ap肽片段上的谷氨酸、天冬氨酸、组氨酸等相互作用,而在Aβ2-7上能与Zn2+的结合位点较少,不利于Aβ2-7链的进一步聚集。此外,我们发现Zn2+诱导Aβ肽的寡聚是一个由纳米片侧向堆叠形成纳米带的过程,该过程有一定的方向性,而且水平方向的堆叠速度要远大于垂直方向。(2)基于石墨烯量子点(GQDs)的Aβ肽聚集抑制剂研究合成了尺寸在8～15 nm的GQDs,并探究了GQDs对Aβ肽聚集的影响。研究发现,GQDs对Ap肽的聚集具有显著的抑制作用,抑制效率达到40%。细胞毒性实验表明GQDs本身毒性很小,细胞存活率达90%以上；同时还具有降低Aβ肽诱导的细胞毒性的作用,加入GQDs后,细胞存活率从约40%上升到近80%。相对于其他的碳材料抑制剂而言,GQDs具有毒性小、尺寸小能穿过血脑屏障等优势,具有潜在的临床应用价值。(3)GQDs与高牛磺酸的共价结合对Aβ聚集的协同抑制效应在课题2的基础上,通过将高牛磺酸和GQDs通过共价键连接,制备了新的高效、低毒的Aβ肽聚集抑制剂GQD-T。GQD-T对Aβ1-42的抑制效率相对于单独的GQDs和高牛磺酸而言提高了近15%;在降低Aβ肽诱导的细胞毒性方面提高了近10%。两种抑制剂共价结合后的协同抑制效应为新的抑制剂研发提供了新的思路,具有潜在的应用价值。(4)阿尔茨海默症标志物APOE4的高灵敏检测APOE4是一种潜在的阿尔茨海默症标志物,与正常人相比,含有APOE4的人患阿尔茨海默症机率高3-10倍。将分形金纳米结构的信号放大效应与酶放大效应相结合,通过二者的协同作用,构建了高灵敏度、高特异性、宽线性范围的APOE4电化学免疫传感器,检测限达到0.3 ng/mL,线性范围1ng/mL～10μg/mL。本研究有助于阿尔茨海默症的预防与早期诊断的相关研究。
【关键词】：阿尔茨海默症 AFM 锌离子 Aβ肽抑制剂 电化学生物传感器
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R749.16;O657.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 1 引言14-16
• 2 文献综述16-44
• 2.1 阿尔茨海默症概述16-17
• 2.2 β淀粉样肽研究现状17-37
• 2.2.1 β淀粉样肽简介17-19
• 2.2.2 β淀粉样肽的自组装行为19-23
• 2.2.3 金属离子诱导的β淀粉样肽的组装23-28
• 2.2.4 其他小分子诱导的β淀粉样肽的组装28-31
• 2.2.5 β淀粉样肽抑制剂31-37
• 2.3 基于APOE4的阿尔茨海默症的检测37-41
• 2.3.1 阿尔茨海默症的临床检测37
• 2.3.2 APOE4与阿尔茨海默症37-39
• 2.3.3 电化学免疫传感器39
• 2.3.4 载脂蛋白E4的检测39-41
• 2.4 本论文主要研究内容41-44
• 3 锌离子对低浓度Aβ肽在HOPG表面寡聚行为的影响44-58
• 3.1 绪论44-45
• 3.2 实验部分45-54
• 3.2.1 材料与试剂45
• 3.2.2 仪器45
• 3.2.3 AFM样品的制备45-46
• 3.2.4 锌离子对Aβ1-42在HOPG上的寡聚的影响46-51
• 3.2.5 EDTA对锌离子诱导的Aβ肽寡聚的影响51-53
• 3.2.6 Aβ1-42寡聚体的细胞毒性53-54
• 3.3 结果分析54-57
• 3.4 结论57-58
• 4 基于石墨烯量子点的Aβ肽聚集抑制剂的研究58-68
• 4.1 绪论58-59
• 4.2 实验部分59-66
• 4.2.1 材料和试剂59
• 4.2.2 仪器59-60
• 4.2.3 石墨烯量子点的合成与表征60
• 4.2.4 GQDs对Aβ1-42聚集的影响60-64
• 4.2.5 石墨烯量子点对Aβ1-42聚集体毒性的影响64-66
• 4.3 结论66-68
• 5 GQDs和高牛磺酸对Aβ1-42肽聚集的协同抑制效应68-76
• 5.1 绪论68-69
• 5.2 实验部分69-75
• 5.2.1 材料和试剂69
• 5.2.2 仪器69-70
• 5.2.3 GQD-T的合成与表征70-72
• 5.2.4 GQD-T对Aβ1-42肽聚集的影响72-73
• 5.2.5 GQD-T降低Aβ1-42诱导的细胞毒性73-75
• 5.3 结论75-76
• 6 基于APOE4的阿尔茨海默症的高灵敏检测76-86
• 6.1 绪论76-77
• 6.2 实验部分77-82
• 6.2.1 材料与试剂77-78
• 6.2.2 仪器78
• 6.2.3 分形金电极的制备78
• 6.2.4 分型金纳米结构的表征78-81
• 6.2.5 传感界面的构建81-82
• 6.3 检测性能分析82-84
• 6.4 特异性分析84-85
• 6.5 结论85-86
• 7 结论86-88
• 参考文献88-110
• 作者简历及在学研究成果110-114
• 学位论文数据集114

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本文编号：602045