基于金纳米簇和电活性氨基酸的电化学传感器

发布时间：2017-05-03 02:03

  本文关键词：基于金纳米簇和电活性氨基酸的电化学传感器，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电化学传感器具有设计简单、价格低廉、灵敏度高、携带方便、易于微型化和自动化等优点。本论文发展了基于酶-金纳米簇和电活性氨基酸材料的电化学传感器,并应用于环境毒物以及癌症诊断和转移标志物的检测。(1)发展了一种基于电活性酪氨酸检测有机磷毒剂的电化学方法(第二章)。将有机磷毒剂敏感的电活性酪氨酸修饰于磁性颗粒表面制得FeR3ROR4R@Tyrosine,利用酪氨酸被有机磷毒剂磷化后失去电活性的现象,借助磁性电极跟踪酪氨酸结合有机磷前后的电信号变化,实现对血液中有机磷含量的高灵敏检测。该FeR3ROR4R@Tyrosine综合了磁性颗粒易于分离、酪氨酸的不可逆氧化、酪氨酸-有机磷结合物的高稳定性等特点,所建立的检测方法实现了对血液中有机磷毒剂的简单、快速、特异的检测,其检测限可达0.016 nM。(2)通过蛋白质生物矿化技术制备了生物蛋白酶-金纳米簇复合物,提出了一种借助金纳米簇改善生物酶的催化活性的新途径(第三章)。鉴于生物酶的催化活性位点常位于其蛋白质深部,本文将AuP3+P引入到常见酶蛋白的通道中,并通过酶表面或内部还原性氨基酸原位还原AuP3+P形成金纳米簇通道,以提高生物酶的催化活性。实验采用了比色法对三种常见酶活性及其反应动力学进行了系统研究。结果表明,与相应的生物酶比较,由此制得的酶-金纳米簇不仅获得了更高的催化活性,而且获得了更高的反应底物亲和性。该方法为改善生物酶活性提供了新的思路,可望进一步扩展酶的催化应用范围。(3)建立了一种超灵敏的“三明治”型电化学传感技术用于检测血液中低含量的游离mi RNAs(第四章)。采用碱性磷酸酶原位合成金纳米簇制得碱性磷酸酶-金纳米簇复合物,用以标记DNA检测探针,进而通过与磁颗粒负载的DNA捕获探针捕获的目标miRNA杂交,形成“三明治”型的核酸复合物,然后,引入DNA连接酶将与目标链互补的两个DNA探针连接,一方面,借助碱性磷酸酶-金纳米簇中碱性磷酸酶催化水解磷酸化抗坏血酸得到还原性产物,另一方面,利用其中金纳米簇催化银沉积反应以实现银信号的放大,并结合磁性电极对银信号的输出,建立了一种超灵敏检测血中miRNAs的电化学传感器。研究表明,DNA连接酶的使用,不仅提高了磁性电极表面DNA探针对大量银沉积的承受能力,以最大限度地获得了银沉积放大信号,而且借助连接酶对匹配核酸序列的连接选择性,使精确定量单碱基突变miRNA成为可能。由此建立的基于银催化沉积的电化学传感方法突破了短链miRNAs的检测瓶颈,实现了血液中miRNA的超灵敏检测(检测限达到21.5 aM),可望用于癌症的检测诊断及其转移的预警。
【关键词】：FeR3ROR4R磁性颗粒 金纳米簇 银沉积 酶 酪氨酸 有机磷毒剂 microRNAs 电化学
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.2;R115
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1 电化学传感器的原理及应用9
• 2 氨基酸与酶9-11
• 2.1 氨基酸简介9
• 2.2 氨基酸的应用9-10
• 2.3 酶简介10
• 2.4 酶的应用现状10-11
• 2.5 金纳米簇在酶活性改善中的应用11
• 3 有机磷毒剂研究进展11-14
• 3.1 有机磷毒剂残留现状及危害11-12
• 3.2 有机磷毒剂的主要检测方法12-14
• 3.2.1 光谱法12
• 3.2.2 色谱法12-13
• 3.2.3 色谱-质谱联用法13
• 3.2.4 电化学传感器法13-14
• 4 MicroRNA研究进展14-18
• 4.1 MicroRNA简介14-15
• 4.2 MicroRNA的主要检测方法15-18
• 4.2.1 Northern印迹法15
• 4.2.2 微阵列技术15
• 4.2.3 表面增强拉曼光谱法15-16
• 4.2.4 实时PCR技术16
• 4.2.5 荧光相关光谱法16-17
• 4.2.6 原位杂交方法17
• 4.2.7 电化学检测方法17-18
• 5 本课题的提出18-19
• 5.1 基于电活性氨基酸电化学检测血液中游离有机磷毒剂18
• 5.2 基于生物矿途径的金纳米簇的合成及其用于改善蛋白酶催化活性18
• 5.3 基于碱性磷酸酶-金纳米簇催化银沉积放大途径的血液中游离MicroRNA的电化学检测18-19
• 第二章 基于电活性Fe_3O_4@Tyr磁性颗粒电化学检测有机磷毒剂19-27
• 1 引言19
• 2 实验部分19-20
• 2.1 仪器与试剂19
• 2.2 Fe_3O_4@Tyr磁性颗粒的合成与表征19-20
• 2.3 基于Fe_3O_4@Tyr磁性颗粒电化学检测有机磷20
• 3 结果与讨论20-26
• 3.1 三种可磷化氨基酸的电化学活性考察20-21
• 3.2 Fe_3O_4@Tyr颗粒的表征21-22
• 3.3 基于Fe_3O_4@Tyr颗粒电化学检测有机磷毒剂的机理22-23
• 3.4 基于Fe_3O_4@Tyr颗粒电化学检测有机磷毒剂检测条件的优化23-24
• 3.5 Fe_3O_4@Tyr颗粒对有机磷毒剂检测的选择性和稳定性考察24-25
• 3.6 基于磁性Fe_3O_4@Tyr电极电化学检测DDVP样品25-26
• 4 小结26-27
• 第三章 基于生物矿化途径的金纳米簇的合成及其用于改善蛋白酶催化活性27-38
• 1 引言27
• 2 实验部分27-28
• 2.1 仪器与试剂27
• 2.2 酶-金纳米簇的合成与表征27-28
• 2.3 酶-金纳米簇催化活性的考察28
• 3 结果与讨论28-37
• 3.1 酶-金纳米簇的合成与表征28-30
• 3.2 条件优化30-32
• 3.2.1 合成条件优化30-31
• 3.2.2 酶催化反应pH值的优化31-32
• 3.3 酶-金纳米簇的催化活性考察32-34
• 3.4 酶催化反应动力学机制的研究34-36
• 3.5 酶催化活性随时间的变化36-37
• 4 小结37-38
• 第四章 基于碱性磷酸酶-金纳米簇催化银沉积放大途径的血液中游离MicroRNA的电化学检测38-49
• 1 引言38
• 2 实验38-40
• 2.1 仪器与试剂38-39
• 2.2 ALP-AuNCs的合成与表征39
• 2.3 ALP-AuNCs催化活性的研究39
• 2.4 磁性颗粒负载DNA捕获探针的制备39-40
• 2.5 ALP-AuNCs标记DNA检测探针的合成40
• 2.6 基于酶催化银沉积反应电化学检测miRNAs40
• 3 结果与讨论40-47
• 3.1 ALP-AuNCs的合成、表征以及催化活性的考察40-42
• 3.2 基于ALP-AuNCs催化银沉积反应的“三明治”类型的miRNAs检测方法的原理与过程42-43
• 3.3 ALP-AuNCs标记以及DNA连接酶的使用对突变miRNAs以及未突变miRNAs的电化学信号响应的比较分析43-44
• 3.4 主要检测条件的优化44-46
• 3.5 mi RNAs以及突变miRNAs的样品检测46-47
• 4 小结47-49
• 参考文献49-58
• 在读期间发表的学术论文及研究成果58-59
• 致谢59

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Wang-Xia Wang;Robert J.Danaher;Craig S.Miller;Joseph R.Berger;Vega G.Nubia;Bernard S.Wilfred;Janna H.Neltner;Christopher M.Norris;Peter T.Nelson;;Expression of miR-15/107 Family MicroRNAs in Human Tissues and Cultured Rat Brain Cells[J];Genomics,Proteomics & Bioinformatics;2014年01期

2 汪淑婷;宁勇;张国军;;硅纳米线生物传感器在疾病诊断中的应用[J];国际检验医学杂志;2015年06期

3 周帆;王彤;;硅纳米线生物传感器及其在医学检测中的应用[J];国际检验医学杂志;2015年08期

4 许绍鹏;董静;艾仕云;;基于石墨烯-纳米金-丝素水凝胶的高灵敏有机相酶电极检测呋喃丹[J];化学传感器;2013年03期

5 娄童芳;邢欢欢;屈建莹;;电化学生物传感器在环境监测中的应用及发展前景[J];化学研究;2013年06期

6 苗向阳;刘闪闪;戴志晖;;金-乙酰胆碱酯酶纳米复合物膜电化学检测有机磷农药[J];中国科学:化学;2015年07期

7 崔明;肖茗耀;乔丹;何越峰;杨彦;;实时荧光定量RT-PCR检测乳腺组织中miR-126的表达水平[J];临床普外科电子杂志;2015年02期

8 薛慧慧;马骁骁;朱长保;晁天柱;肖君华;周宇荀;;改进茎环引物RT-PCR法实时定量检测microRNA[J];现代生物医学进展;2014年28期

9 杨松楠;王姣;陈宗祥;田新杰;张静文;龙艳;裴新梧;袁潜华;;普通野生稻miR160f的克隆和功能分析[J];生物技术通报;2014年11期

10 张昌明;张婉芬;郑春霞;徐峰;曾彩虹;刘志红;;局灶节段性肾小球硬化患者肾组织microRNAs表达分析[J];肾脏病与透析肾移植杂志;2014年04期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 潘阳;人—鼠嵌合型抗弓形虫IgM抗体检测质控物研制和基于病毒样颗粒的microRNA-146a转运方法建立及其在系统性红斑狼疮中的治疗研究[D];北京协和医学院;2013年

2 郭娜;大豆miRNA的鉴定与在抗疫霉根腐病中的功能分析[D];南京农业大学;2011年

3 王利民;有机磷类农药中毒的快速检测与诊断技术研究[D];南京农业大学;2011年

4 贾丛伟;hsa-miR-125a-5p在胰腺癌中表达及功能的初步验证及新型肿瘤标志物HAb18G/CD147在胰腺神经内分泌肿瘤中表达的研究[D];北京协和医学院;2013年

5 王霞;MiRNA生物合成过程的系统动力学研究[D];西北农林科技大学;2013年

6 谢亘青;MiR-503调控破骨细胞分化及其在绝经后骨质疏松症中作用机制[D];中南大学;2013年

7 李竞生;干旱胁迫下玉米microRNA的差异表达[D];四川农业大学;2013年

8 张思毅;喉癌侵袭转移相关的microRNA筛选及分子标签建立[D];南方医科大学;2013年

9 楚毅;香烟提取物刺激对食管鳞状上皮细胞miRNA的影响及机制研究[D];中南大学;2012年

10 冯锦;miR-96调控HERG1基因抑制胰腺癌增殖转移的实验研究[D];南京医科大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李宏坤;乙酰胆碱酯酶纳米生物传感器法检测蔬菜中有机磷农药的研究[D];吉林大学;2013年

2 李丽诗;高性能miRNA芯片技术SHUT assay平台特异性研究[D];广西师范大学;2013年

3 程妮;Hsa-miR-181a-5p在卵巢癌组织和细胞中的表达及其生物学功能研究[D];暨南大学;2013年

4 江岚;TOCP对人成神经瘤SH-SY5Y细胞PKC活性及转位的影响[D];南华大学;2013年

5 贺丽;自噬在TOCP诱发成年母鸡迟发性神经毒性中的作用探讨[D];南华大学;2013年

6 屠蕴秋;基于纳米材料荧光淬灭作用的microRNA检测新方法研究[D];南京师范大学;2013年

7 陈宗祥;普通野生稻花期相关MicroRNA的鉴定及功能分析[D];中国农业科学院;2013年

8 卢仲明;喉癌microRNA差异表达谱的筛选及miR-125a抑制喉癌细胞增殖的研究[D];南方医科大学;2013年

9 王乐乐;鸡let-7a的组织表达、功能预测及其靶基因ADIPOR2遗传效应分析[D];河南农业大学;2013年

10 颜春艳;基于酶信号放大的新型无标记核酸生物传感方法研究[D];湖南大学;2013年

  本文关键词：基于金纳米簇和电活性氨基酸的电化学传感器，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：342087