基于荧光硅纳米粒子分析检测碱性磷酸酶活性和抗坏血酸含量

发布时间：2020-10-16 13:13

　　 近年来,荧光传感技术因其灵敏度高、操作简便、快速低成本等优点备受研究者们的青睐,在物质检测、疾病诊断和食品安全等方面得到广泛应用,同时各种新型荧光纳米材料的研究也突飞猛进。其中,荧光硅纳米粒子(SiNPs)因其制备原料储量丰富、成本低廉、水溶性好、低毒性及生物相容性高等优点受到瞩目,基于这些优异性能,荧光硅纳米粒子在生物和化学分析领域有良好应用前景,成为目前研究热点。第一部分:绪论首先,对荧光纳米材料的基本概念、发光原理、分类特性及其应用领域进行了概述;其次,对荧光硅纳米粒子的合成方法及在分析化学中的应用做了简单介绍;然后对荧光分析法中的常规荧光分析法和荧光偏振法进行了概述,最后提出本论文的研究目的及意义。第二部分:荧光分析法检测碱性磷酸酶活性碱性磷酸酶广泛存在于生物组织中,可以催化多种含磷酸酯基底物的去磷酸化过程,并且对于细胞生长、凋亡进程中的信号传导和细胞内调节必不可少。血清中碱性磷酸酶的异常水平与多种疾病紧密相关,如骨骼疾病、糖尿病、乳腺癌、前列腺癌及肝炎等。因此,建立灵敏高效的碱性磷酸酶活性测定方法显得尤为重要。本研究第一次利用绿色低毒且具有良好水溶性的荧光硅纳米粒子作为荧光探针,建立了一种简单灵敏、选择性高的碱性磷酸酶活性检测方法。碱性磷酸酶催化对硝基苯磷酸二钠(PNPP)水解产生的对硝基酚(PNP)是一种强吸光物质,它的吸收光谱与荧光硅纳米粒子的激发光谱有很好的重叠,从而猝灭SiNPs的荧光。通过监测SiNPs的荧光猝灭率与酶水解产物对硝基酚含量之间的关系,实现对碱性磷酸酶活性的测定。碱性磷酸酶活性检测的线性范围为0-40 U·L-1(R2=0.9951),检出限为0.30U.L-1L(S/N=3),与以往检测方法相比检出限更低。其典型抑制剂(原钒酸钠)的IC50值为86.62μmol/L。实验结果表明,该荧光探针用于检测碱性磷酸酶活性具有简单、快速、灵敏、选择性好的优势,成功用于人血清中碱性磷酸酶活性的测定,且有望用于碱性磷酸酶抑制剂筛选。第三部分:荧光偏振法检测抗坏血酸含量L-抗坏血酸,俗称维生素C,是人体必需的维生素,富含于多种水果和蔬菜中。人体内缺乏抗坏血酸会导致多种疾病,包括流感、坏血病、精神疾病乃至癌症,而抗坏血酸是一种外源性化学物质,人体无法自身合成,只能从食物中摄取。因此,建立高效灵敏检测抗坏血酸含量的方法对于日常生活中的疾病诊断和食品安全具有重要意义。本研究基于新型荧光硅纳米粒子与二氧化锰纳米片层材料(MnO2 nanosheets)间的吸附作用及MnO2与抗坏血酸之间氧化还原反应,利用荧光偏振法建立了一种通用快速、低成本检测抗坏血酸含量的方法。二氧化锰纳米片层具有较大的摩尔消光系数和较宽的吸收光谱,在生物传感中作为荧光猝灭剂和荧光偏振信号放大器得到广泛应用,硅纳米粒子与其吸附,体积增大,转速减小,荧光偏振信号增强。具有还原性的抗坏血酸可以还原二氧化锰,破坏其纳米片层结构,从而使SiNPs吸附减弱,荧光偏振信号降低,利用此原理检测抗坏血酸含量,线性范围为 0.03-0.1μ mol/L(R2=0.9930),检出限为 0.004 μmol/L(S/N=3)。实验结果表明,该方法具有操作简单、灵敏度高、用样量少、选择性好等优点,并成功用于商品化果汁中抗坏血酸含量的测定。
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R917
【部分图文】：

一激发单重态８！或第二激发单重态Ｓ２。由于Ｓ！、Ｓ２属于非稳定经由内转换无辐射跃迁过程回到Ｓ！的最低震动能级，当其再通过吸收的能量返回基态时，此过程伴随光子产生，这就是荧光，荧理如图１－１所示。荧光纳米材料的发光原理与荧光分子相似。当至临界值时，其结构会严重受到量子尺寸效应影响，电子与空穴原来连续的能级结构变为具有分子特性的分立能级结构，因而表子荧光化合物相类似的光学行为［１￡），１１］。以半导体纳米晶体为例详材料的发光原理如下：在激发光照射下，量子点价带上的电子吸跃迁至导带，同时价带上产生相对应的空穴。随后，跃迁至导带跃迁的方式重新回到价带与空穴复合而发射出光子ｔ１２＿１５＼但若导子被纳米晶体自身所含有的表面缺陷所捕获，电子便以非辐射的射光子。因此通常情况下，只有少部分电子跃迁到导带之后通过回到价带，大部分电子则以非辐射的方式回到基态而不发射光子。果荧光纳米材料自身的表面缺陷愈多愈深，电子被捕获的概率愈效率显著降低。故可通过控制材料表面缺陷的含量来获得高的量子Ｓｉｓｇｌｅｔ?ｅｘｃｉｓｅｄ?ｓｔａｔｅｓ?Ｔｒｉｐｌｅｔ?ｅｘｃｉｔｅｄ?ｓｔａｔｅ??

测；２０１７年，Ｑｉａｎ等＠］利用镉离子取代猝灭剂从而使基于ＣｄＴｅ量子点的杂交探??针荧光恢复的原理，设计了一个比率荧光纳米传感器选择性可视化监测Ｃｄ２＋，并??成功应用于自来水及大米样本的检测（如图１－２所示）；Ｈｕａｎｇ等人在温和条件下??合成水溶性及分散良好的ＤＮＡ生物点作为荧光探针可以有效检测水溶液中Ｆｅ３＋，??该方法具有优良的选择性和灵敏度。??（２）小分子化合物的检测??氯气（Ｃｌ２）、次氯酸（ＨＣＩＯ）、次氯酸盐（Ｃ１０＿）作为强氧化剂被广泛应用于水处理??中消毒灭菌，溶解于水中的Ｃｌ２、ＨＣ１０和ＣＩＯ？的总和称为残留氯，其浓度过低无??法有效杀菌，过高于人体有害，故应被严格控制在一定范围内。２０１２年，Ｃｈｉ等［６５］??通过裂解柠檬酸获得绿发光的石墨烯量子点，而强氧化的自由残留氯可以破坏其??钝化表面使其荧光猝灭，由此建立检测残留氯的传感体系，该方法检出限低至０．０５??（ｉｍｏｌ／Ｌ。人体内葡萄糖（ｇｌｕｃｏｓｅ）的含量与人类的健康息息相关，因此研宄者们不??断建立新的方法来检测葡萄糖的含量。２０１６年，Ｍａａｏｎｉ等［６６］利用氧化亚铜纳米??粒子修饰的碳点实现了葡萄糖的无酶检测。除了上述小分子外

发光中心引起焚光粹灭，加入谷胱甘肽还原酶（Ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ?Ｒｅｄｕｃｔａｓｅ，?ＧＲ）将氧化??型谷胱甘肽（Ｏｘｉｄｉｚｅｄ?Ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ，?ＧＳＳＧ）还原为还原型谷胱甘肽（Ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ，??ＧＳＨ），ＧＳＨ和生物点竞争结合Ａｇ＋，荧光恢复来检测ＧＲ（如图１－３所示）。２０１６年，??Ｑｉｕ课题组［８２］又利用具有特定功能的ＤＮＡ链适配体为原料合成生物点，提出适配??体生物点的概念，结合金纳米粒子建立了一个新型纳米传感器实现多信号检测凝??血酶，进一步推进了生物点在分析领域的研宄。Ｃｈａｉ等［８３］利用多巴胺功能化的碳??点实现对酪氨酸酶的活性检测。??二尋？二、蠢??雙．卜??ＮＡＤＰＩＩ?＾?ＮＡＤＰ??Ｐｏｌ）?Ｃ?ＤＮＡ?ＤＷｄｏｔ＊?？?Ａ＊．?ｇ?，?ＣＪＳＳＣ?Ｃ；Ｒ?＾?＜?ＣＳＩＩ??图１－３生物点合成策略及其应用于谷胱甘肽和谷胱甘肽还原酶检测的原理图［８１］。??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｒａｔｅｇｙ?ｆｏｒ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ｂｉｏ－ｄｏｔｓ?ａｎｄ?ｔｈｅｉｒ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ??ｆｏｒ?ＧＳＨ?ａｎｄ?ＧＲ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ＾８１１．??１．２荧光硅纳米粒子简介??硅纳米粒子（ＳｉＮＰｓ）作为一种新型的半导体纳米材料在许多领域引起了研究??者注意，这离不开其自身的多种优点，如制备原料储量丰富、成本低廉、无毒无??害及其良好的生物相容性等，因此被视为传统重金属量子点的潜在替代材料。??１．２．１焚光５圭纳米粒子的合成方法??近年来
【参考文献】

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本文编号：2843303