用于疾病分子检测荧光纳米探针的构建及性能表征
发布时间：2021-05-31 13:40
近年来,荧光探针因其具有灵敏度高、可原位、可实时以及对活细胞损伤小等优点,在疾病相关分子的检测和成像具有非常重要的研究意义。虽然以有机荧光团为代表的传统荧光探针已被广泛应用于生化分析领域。然而,其具有细胞毒性大、细胞摄入率低、自发荧光干扰大、选择性差以及组织穿透深度小等缺点,在很大程度上限制了荧光探针在细胞内的应用。发光纳米材料的出现为了解决上述问题提供了可能,基于发光纳米材料构建荧光探针用于疾病相关分子的分析检测成为了研究的热点。本论文为了实现疾病分子的高灵敏度检测,构建了下列2种荧光探针分别用于miRNAs和活性氧分子的检测,并成功用于成像分析。具体内容如下:（1）LRET多功能比率型纳米探针对细胞内miRNAs生物传感的应用合理的设计和构建生物纳米探针用于细胞内miRNAs生物传感对早期临床诊断和预后具有重要的意义。本章我们开发了一种基于LRET的Na YF4:Yb,Er@Na YF4@NH2-m Si O2/罗丹明B/C-DNA三明治结构的通用型比率型纳米探针,用于细胞内miRNAs灵敏检测...
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三明治RMFIA检测疾病生物标志物的示意图
辏琁rudayaraj等将BSA聚合的AuNCs与赫赛丁(抗体药物)聚合，用于过度表达ErbB2乳腺癌细胞和肿瘤组织的特异性定位和核定位。更有趣的是他们发现，AuNCs-赫赛丁能够逃避溶酶体途径进入癌细胞核，从而增强药物的治疗作用[40]。Ju等通过简单的一步组装碳量子点-AuNCs可用于体内和体外比率检测hROS，该组装能够增强AuNCs荧光，提高碳量子点的稳定性。双发射特性允许在高对比度的活细胞中对hROS信号进行敏感成像和监测。重要的是，该纳米探针具有良好的光稳定性和良好的生物相容性，可用于检测局部耳部炎症模型中的ROS[41]。如图1-3所示，Chen等设计和制备了基于二氢卟酚e6(Ce6)光敏剂共轭的二氧化硅涂层的金纳米簇(AuNC@SiO2-Ce6)的光热敏剂，用于荧光成像引导的光动力疗法(PDT)。AuNC@SiO2-Ce6具有出色的功能，例如高Ce6光敏剂负载量，在其循环过程中没有非特异性释放Ce6，并且显着提高了Ce6的细胞吸收效率。此外，Ce6的荧光和AuNCs的等离激元发光为纳米分子的亚细胞表征提供了机会。这种光热疗剂具有良好的稳定性，高的水分散性和溶解性，无细胞毒性以及良好的生物相容性，从而促进了其生物医学应用，特别是在多模态光学，CT和光声(PA)成像引导的PDT或声动力学治疗中[42]。图1-3三明治RMFIA检测疾病生物标志物的示意图Figure1-3ThesandwichRMFIAforthedetectionofdiseasebiomarkers1.2.4碳纳米材料自从1985年美国莱斯大学Smalley等人发现富勒烯，碳纳米材料在近年来成为一大重要的研究课题[43]。1991年[44]、2004年[45]，又发现了一维碳纳米管(CNT)和二维碳原子晶体石墨烯(graphene)，这两种同素异形体的发现又引起了碳材料研究的热潮。碳纳米材料是指一类至少有一个维度在尺寸上达到纳米量级的碳材料，按其空间维度受纳米尺度的约束?
用于疾病分子检测荧光纳米探针的构建及性能表征6维(碳纳米管)和二维碳纳米材料(碳纳米管)[46,47]。如图1-4所示，碳纳米材料主要包括碳纳米管、纳米金刚石、石墨烯、富勒烯及碳量子点等[48]。碳纳米材料具有多样性、极好的导电性和光学性质、生物相容性等优势，在领域具有广阔的应用前景[49]。其中石墨烯是所有材料中最坚硬、最薄的材料，它由单层碳原子通过sp2杂化成键组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜[50]。石墨烯具有极好的导电性、生物相容性、化学稳定性、比表面积大和高吸附性、价格便宜等优势，被认为是一种理想的传感材料[51]。碳量子点也具备优异的水溶性和和生物相容性势，能够克服了高毒性和不适合体内应用的缺点。此外，碳量子点合成的方法多种多样，对环境友好，光响应性良好、上转换的发光性质和半导体特性[52]，在生物传感和生物成像领域备受关注。Qian等开发了一种方便且灵敏度高的荧光检测方法，用于检测焦磷酸(ppi)和监测碱性磷酸酶(ALP)的活性。利用碳量子点良好的生物相容性和较强的荧光性，独特的Cu2+聚合能力，ppi高效竞争性的诱导解聚能力，以及ALP的水解能力来构建双功能生物传感器[53]。Zhu等发展了基于碳量子点双发射比率型荧光探针用于细胞内成像，碳点被AE-TPEA修饰，然后包裹CdSe@SiO2量子点，Cu2+能够使碳量子点淬灭，而对CdSe@SiO2没有淬灭作用，因此可以作为内参[54]。Wang等合成了碳点-MnO2纳米片，可用作抗坏血酸传感和体内成像的新型的“开启式”荧光和磁性双功能探针。基于该设计，在没有目标物存在时，碳点的荧光被MnO2纳米片淬灭。在AA存在下，MnO2纳米片被抗坏血酸还原为Mn2+，从而导致溶液的荧光恢复和磁共振信号增强。而且，磁共振信号的组合提高了传感器的识别能力?
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J]. 柳晖. 山东工业技术. 2016(05)
[2]新型碳纳米材料在电化学中的应用[J]. 冯晓苗,李瑞梅,杨晓燕,侯文华. 化学进展. 2012(11)
[3]碳纳米材料及其在多相催化中的应用[J]. 王春雷,马丁,包信和. 化学进展. 2009(09)
博士论文
[1]基于功能核酸和发光纳米材料的荧光探针的构建及应用研究[D]. 龚亮.湖南大学 2016
[2]基于功能寡核苷酸探针的疾病相关物检测新方法的研究[D]. 邱丽萍.湖南大学 2014
[3]单晶氮化硅纳米线的合成制备、可控掺杂与光致发光性能[D]. 王志浩.武汉理工大学 2014
硕士论文
[1]稀土上转换纳米颗粒的定向自组装及其在光学信息存储中的应用研究[D]. 杨一唯.兰州大学 2019
[2]制备高效活性氧自由基清除能力的铈掺杂碳量子点用于生物抗氧化的研究[D]. 赵璐璐.江苏大学 2019
[3]基于贵金属纳米材料的生物传感及抗菌性能研究[D]. 王娅娅.湖南大学 2018
[4]银纳米材料在构建细胞凋亡及酶传感方法中的应用[D]. 朱蓉.湖南大学 2018
[5]热还原法制备金属荧光纳米团簇及其应用[D]. 张剑桥.华中科技大学 2017
[6]基于铜纳米簇和碳点的荧光探针的构建及其分析应用研究[D]. 唐琴.西南大学 2016
[7]新型碳纳米材料及其在葡萄糖无酶传感器中的应用[D]. 吴远亚.西南大学 2016
[8]Ⅱ-Ⅵ族复合纳米晶表面修饰及其光学性能研究[D]. 徐莎莎.河南大学 2012
本文编号：3208369
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三明治RMFIA检测疾病生物标志物的示意图
辏琁rudayaraj等将BSA聚合的AuNCs与赫赛丁(抗体药物)聚合，用于过度表达ErbB2乳腺癌细胞和肿瘤组织的特异性定位和核定位。更有趣的是他们发现，AuNCs-赫赛丁能够逃避溶酶体途径进入癌细胞核，从而增强药物的治疗作用[40]。Ju等通过简单的一步组装碳量子点-AuNCs可用于体内和体外比率检测hROS，该组装能够增强AuNCs荧光，提高碳量子点的稳定性。双发射特性允许在高对比度的活细胞中对hROS信号进行敏感成像和监测。重要的是，该纳米探针具有良好的光稳定性和良好的生物相容性，可用于检测局部耳部炎症模型中的ROS[41]。如图1-3所示，Chen等设计和制备了基于二氢卟酚e6(Ce6)光敏剂共轭的二氧化硅涂层的金纳米簇(AuNC@SiO2-Ce6)的光热敏剂，用于荧光成像引导的光动力疗法(PDT)。AuNC@SiO2-Ce6具有出色的功能，例如高Ce6光敏剂负载量，在其循环过程中没有非特异性释放Ce6，并且显着提高了Ce6的细胞吸收效率。此外，Ce6的荧光和AuNCs的等离激元发光为纳米分子的亚细胞表征提供了机会。这种光热疗剂具有良好的稳定性，高的水分散性和溶解性，无细胞毒性以及良好的生物相容性，从而促进了其生物医学应用，特别是在多模态光学，CT和光声(PA)成像引导的PDT或声动力学治疗中[42]。图1-3三明治RMFIA检测疾病生物标志物的示意图Figure1-3ThesandwichRMFIAforthedetectionofdiseasebiomarkers1.2.4碳纳米材料自从1985年美国莱斯大学Smalley等人发现富勒烯，碳纳米材料在近年来成为一大重要的研究课题[43]。1991年[44]、2004年[45]，又发现了一维碳纳米管(CNT)和二维碳原子晶体石墨烯(graphene)，这两种同素异形体的发现又引起了碳材料研究的热潮。碳纳米材料是指一类至少有一个维度在尺寸上达到纳米量级的碳材料，按其空间维度受纳米尺度的约束?
用于疾病分子检测荧光纳米探针的构建及性能表征6维(碳纳米管)和二维碳纳米材料(碳纳米管)[46,47]。如图1-4所示，碳纳米材料主要包括碳纳米管、纳米金刚石、石墨烯、富勒烯及碳量子点等[48]。碳纳米材料具有多样性、极好的导电性和光学性质、生物相容性等优势，在领域具有广阔的应用前景[49]。其中石墨烯是所有材料中最坚硬、最薄的材料，它由单层碳原子通过sp2杂化成键组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜[50]。石墨烯具有极好的导电性、生物相容性、化学稳定性、比表面积大和高吸附性、价格便宜等优势，被认为是一种理想的传感材料[51]。碳量子点也具备优异的水溶性和和生物相容性势，能够克服了高毒性和不适合体内应用的缺点。此外，碳量子点合成的方法多种多样，对环境友好，光响应性良好、上转换的发光性质和半导体特性[52]，在生物传感和生物成像领域备受关注。Qian等开发了一种方便且灵敏度高的荧光检测方法，用于检测焦磷酸(ppi)和监测碱性磷酸酶(ALP)的活性。利用碳量子点良好的生物相容性和较强的荧光性，独特的Cu2+聚合能力，ppi高效竞争性的诱导解聚能力，以及ALP的水解能力来构建双功能生物传感器[53]。Zhu等发展了基于碳量子点双发射比率型荧光探针用于细胞内成像，碳点被AE-TPEA修饰，然后包裹CdSe@SiO2量子点，Cu2+能够使碳量子点淬灭，而对CdSe@SiO2没有淬灭作用，因此可以作为内参[54]。Wang等合成了碳点-MnO2纳米片，可用作抗坏血酸传感和体内成像的新型的“开启式”荧光和磁性双功能探针。基于该设计，在没有目标物存在时，碳点的荧光被MnO2纳米片淬灭。在AA存在下，MnO2纳米片被抗坏血酸还原为Mn2+，从而导致溶液的荧光恢复和磁共振信号增强。而且，磁共振信号的组合提高了传感器的识别能力?
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J]. 柳晖. 山东工业技术. 2016(05)
[2]新型碳纳米材料在电化学中的应用[J]. 冯晓苗,李瑞梅,杨晓燕,侯文华. 化学进展. 2012(11)
[3]碳纳米材料及其在多相催化中的应用[J]. 王春雷,马丁,包信和. 化学进展. 2009(09)
博士论文
[1]基于功能核酸和发光纳米材料的荧光探针的构建及应用研究[D]. 龚亮.湖南大学 2016
[2]基于功能寡核苷酸探针的疾病相关物检测新方法的研究[D]. 邱丽萍.湖南大学 2014
[3]单晶氮化硅纳米线的合成制备、可控掺杂与光致发光性能[D]. 王志浩.武汉理工大学 2014
硕士论文
[1]稀土上转换纳米颗粒的定向自组装及其在光学信息存储中的应用研究[D]. 杨一唯.兰州大学 2019
[2]制备高效活性氧自由基清除能力的铈掺杂碳量子点用于生物抗氧化的研究[D]. 赵璐璐.江苏大学 2019
[3]基于贵金属纳米材料的生物传感及抗菌性能研究[D]. 王娅娅.湖南大学 2018
[4]银纳米材料在构建细胞凋亡及酶传感方法中的应用[D]. 朱蓉.湖南大学 2018
[5]热还原法制备金属荧光纳米团簇及其应用[D]. 张剑桥.华中科技大学 2017
[6]基于铜纳米簇和碳点的荧光探针的构建及其分析应用研究[D]. 唐琴.西南大学 2016
[7]新型碳纳米材料及其在葡萄糖无酶传感器中的应用[D]. 吴远亚.西南大学 2016
[8]Ⅱ-Ⅵ族复合纳米晶表面修饰及其光学性能研究[D]. 徐莎莎.河南大学 2012
本文编号：3208369
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