基于金纳米颗粒和荧光聚多巴胺的生物传感新方法研究

生物传感器是指通过分子探针对目标物识别并将其转化为可检测信号的转换器,在医药、疾病监测、环境等均有广泛的应用前景。聚多巴胺(PDA NPs)、Au NPs等纳米材料由于其独有的性质大大提升了生物传感器的适用性及检测过程中的灵敏度。本论文基于Au NPs和荧光聚多巴胺(FPDA NPs)等纳米材料构建了比色法与比率型荧光检测法等操作简便、灵敏度高的定量分析新方法,具体内容如下:肝素(Hep)作为生物体内一种不可缺少的天然的多糖,在抗凝血、新陈代谢等生理过程发挥着重要作用。Hep的应用较为广泛,在临床中作为抗凝剂,术后可用于医疗护理等。在第二章,开发了一种简便快捷的Au NPs的合成方法并进一步将其应用于Hep的分析检测。在2-吗啉乙磺酸(MES,p H=6.0)做还原剂、保护剂及缓冲溶液的多重角色下,于1 min内便可快速合成Au NPs。在此基础上,利用Au NPs聚集变色效应开发了用于Hep检测的纳米传感平台。Au NPs容易在高浓度氯化钠(Na Cl)的作用下而变色,Au NPs溶液由酒红色变蓝色。然而Hep的加入抑制了Na Cl引起的Au NPs的团聚,溶液呈现酒红色。通过溶液中Au NPs的颜色变化实现对Hep的定量分析检测。该纳米传感平台对Hep的检测具有良好的选择性和灵敏度。传感器的线性范围为0-1300μg?m L~(-1),检测限为3.1μg?m L~(-1)。此外,该检测方法成功用于人血清中Hep的检测,证明该纳米传感器在生物医学中具有较高的应用价值。四环素类抗生素(TCA)由于价格低廉、使用方便,从20世纪40年代首次合成至今已广泛用于治疗细菌感染等疾病。然而长期的使用TCA使得细菌的耐药性增加,从而产生不良反应。四环素类药物在进入人体内后,残留物会在体内聚集,引起肠胃、肾脏等的不适,因此,快速检测TCA对于环境和人体健康具有重要意义。在第三章,基于FPDA NPs和Eu MOF的荧光信号作为输出单元,构建比点击此处率型荧光传感器用于四环素类药物的分析检测。检测技术主要利用Eu~(3+)和四环素(TC)或土霉素(OTC)、HEPES缓冲溶液配位,生成具有红色荧光发射性能的Eu MOF,同时FPDA NPs的荧光受TCA的影响而下降这一原理用来检测TC和OTC,传感器具有良好的选择性和灵敏度。其中传感器对TC的检测范围是0~100μM,检测限为0.44μM,对OTC的检测范围是0~70μM,检测限为0.6μM。在此基础上,进一步验证了传感器在湖水、自来水等实际样品中的检测性能,实验结果表明该传感器在湖水、自来水中有着良好的检测性能,证明了在实际水质样本中的应用潜力。铈(Ce)是镧系金属之一,其主要的离子存在形式为Ce~(3+)和Ce~(4+)。Ce~(4+)具有良好的杀菌功效,但过量累计会破坏细胞结构对生物体有害。因此,探索一种快速检测Ce~(4Antibiotic-siderophore complex+)的方法是十分有必要的。L-抗坏血酸(AA)是一种生命体必须的物质,在人体中维持着生长和新陈代谢,而且能预防癌症和各类疾病。在医学中,A更多A的含量可用作人体是否健康的评定标准。在第四章,开发了一种基于调控Ce~(4+)纳米复合物的模拟氧化酶活性的比率型荧光传感器用于Ce~(4+)和AA的检测。Ce~(4+)可以与HEPES缓冲溶液及FPDA NPs通过配位作用形成FPDA NPs-Ce~(4+)-HEPES纳米复合物,该纳米复合物具有模拟氧化酶活性,可以大幅度增强对底物邻苯二胺(OPD)的氧化能力。OPD被氧化之后生成发射黄色荧光的2,3-二氨基吩嗪(DAP)的能力,同时FPDA NPs的荧光被Ce~(4+)有效淬灭。而AA可以将Ce~(4+)还原成Ce~(3+),形成的PDA NPs-Ce~(3+)-HEPES纳米复合物不具有催化氧化OPD活性,Ce~(3+)也不具有对FPDA NPs的荧光淬灭性能。通过DAP和FPDA NPs的荧光强度比值变化实现对Ce~(4+)和AA的高灵敏分析检测。该传感器用于检测Ce~(4+)的线性范围为0-600μM,检测限为96.2 n M,用于检测AA的线性范围0~150μM,检测限为2.23μM。为了进一步探索该传感器的实际应用价值,分别于自来水、湖水中检测Ce~(4+),橙汁和人血清中检测AA,结果表明该方法在实际样品检测中具有潜在的发展前景。