功能納米材料的制備及生物傳感應(yīng)用.pdf

1、隨著對(duì)生命本質(zhì)與生命活動(dòng)過(guò)程的研究不斷深入，生物分子的靈敏、快速、準(zhǔn)確分析檢測(cè)對(duì)于獲取生命過(guò)程中的重要信息、理解生物分子結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系、闡述生命活動(dòng)的機(jī)理以及對(duì)疾病的預(yù)警與治療都具有十分重要的意義。本論文開展功能納米材料的制備研究，發(fā)展生物分子檢測(cè)新方法，主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.基于納米抗體與納米生物探針信號(hào)放大策略的降鈣素原檢測(cè)利用反相微乳法制備了粒徑均一，分散性良好的二氧化硅包裹CdTe量子點(diǎn)的熒光納米粒子(

2、CdTe@SiO2)。通過(guò)在納米粒子表面共價(jià)修飾特異性識(shí)別降鈣素原(PCT)的納米抗體，制備功能化的納米生物探針。進(jìn)一步利用夾心免疫方法制得PCT電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器。由于每個(gè)納米粒子中包裹多個(gè)CdTe量子點(diǎn)，從而顯著增加單元生物分子識(shí)別反應(yīng)的信號(hào)分子負(fù)載量，提高了檢測(cè)靈敏度，同時(shí)SiO2外殼可有效保持內(nèi)含量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)，并防止了量子點(diǎn)的泄漏，提高了方法的穩(wěn)定性。該方法具有寬的線性范圍(0.01ng mL-1到20ng mL-1)、

3、低的檢測(cè)限(3.4pg mL-1)、高的選擇性及良好的穩(wěn)定性。制得的納米生物探針和納米抗體具有很好的普適性，在生物分析中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　2.定向光電化學(xué)免疫傳感界面的構(gòu)建及中性粒細(xì)胞明膠酶脂質(zhì)運(yùn)載蛋白的靈敏檢測(cè)利用四氨基鈷酞菁(CoPc)敏化的TiO2納米粒子修飾電極，將鏈酶親和素(SA)固定于該復(fù)合電極表面。納米抗體的C端位于抗原識(shí)別區(qū)域的對(duì)位且不含有識(shí)別區(qū)域，對(duì)C端的功能修飾不會(huì)影響抗體的識(shí)別能力。將C端修飾有生物素

4、的納米抗體定向的固定在SA覆蓋的復(fù)合電極表面，實(shí)現(xiàn)納米抗體在電極表面的定向組裝，并使抗體的識(shí)別位點(diǎn)暴露在敏感界面前端，從而具有更高的生物識(shí)別效率，構(gòu)建高結(jié)合能力、高靈敏的免疫傳感界面。CoPc敏化TiO2納米粒子修飾電極表現(xiàn)出良好的光電響應(yīng)，CoPc與TiO2之間構(gòu)建了一個(gè)理想的“stepwiseband-edge structure”，有效地抑制了光激發(fā)后TiO2電子與空穴的復(fù)合，使電子快速的傳遞給電極。供電子體抗壞血酸的引入可捕獲光

5、電過(guò)程中所產(chǎn)生的空穴進(jìn)一步提高所產(chǎn)生的光電流?；谠摬呗运苽涞闹行粤＜?xì)胞明膠酶脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(NGAL)光電化學(xué)傳感器與傳統(tǒng)抗體隨機(jī)固定的方法相比具有較寬的線性范圍（1pg mL-1到500ng mL-1）、低的檢測(cè)限(0.6pg mL-1)、高的選擇性及良好的穩(wěn)定性。同時(shí)，所使用的納米抗體具有良好的熱穩(wěn)定性，有利于苛刻條件的檢測(cè)應(yīng)用。該方法可推廣到其他的疾病標(biāo)志物檢測(cè)，具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。
　　3.基于納米抗體的載脂蛋白B-

6、100阻抗免疫傳感器構(gòu)建利用聚乙烯亞胺(PEI)作為還原劑一步法制得PEI功能化的石墨烯片(PEI-RGO)，并將其固定在玻碳電極表面，進(jìn)一步通過(guò)共價(jià)連接將鏈酶親和素(SA)固定在石墨烯表面，利用生物素化的功能納米抗體與SA的親和作用將載脂蛋白B-100(ApoB-100)納米抗體固定在電極表面，構(gòu)建生物ApoB-100電化學(xué)傳感器，通過(guò)電化學(xué)阻抗體法(EIS)免標(biāo)記檢測(cè)ApoB-100。石墨烯具有優(yōu)異的生物相容性、導(dǎo)電性和大的比表面積

7、，可增大生物分子負(fù)載量，提高生物傳感器靈敏度，減少傳感器的響應(yīng)時(shí)間，對(duì)目標(biāo)ApoB-100檢測(cè)的線性范圍為0.05ng mL-1到5ng mL-1，檢測(cè)限為0.03ng mL-1。該方法為生物分析和臨床醫(yī)學(xué)提供了一個(gè)簡(jiǎn)便、靈敏度高且特異性好的檢測(cè)平臺(tái)。
　　4.熒光染料摻雜二氧化硅納米粒子的制備及其細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞成像、胞內(nèi)microRNA檢測(cè)利用疊氮修飾的硅烷化試劑與炔基化修飾香豆素?zé)晒馊玖线M(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)，得到香豆素耦合的硅烷化試劑

8、，并利用反相微乳法共水解得到香豆素?fù)诫s的二氧化硅納米粒子(FSiNPs)，進(jìn)一步，將AS1411適配體與分子信標(biāo)(MB)共同修飾在FSiNPs表面得到納米生物探針(FSiNPs-AS/MB)，并用于特異性地細(xì)胞識(shí)別、示蹤及microRNA(miRNA)的細(xì)胞內(nèi)成像。所制備的FSiNPs具有均一的尺寸，良好的光穩(wěn)定性及生物相容性。AS1411適配體與癌細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)的核仁素具有很高的結(jié)合力，因此FSiNPs-AS/MB可以有效地特異性識(shí)別

9、癌細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞轉(zhuǎn)染，同時(shí)可以原位地識(shí)別細(xì)胞內(nèi)的miRNA。以MCF-7細(xì)胞中的miRNA-21作為模型，證明該納米復(fù)合材料不僅可以特異性識(shí)別MCF-7細(xì)胞，同時(shí)可以完成對(duì)細(xì)胞示蹤及miRNA的原位檢測(cè)。該多功能納米探針系統(tǒng)作為高靈敏的發(fā)光非病毒載體，在生物醫(yī)學(xué)和臨床總具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　5.Theranostics納米探針構(gòu)建及其細(xì)胞特異性識(shí)別、成像、microRNA-21檢測(cè)及功能抑制應(yīng)用構(gòu)建細(xì)胞特異性theranosti

10、cs納米探針，以實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的特異性識(shí)別、轉(zhuǎn)染、細(xì)胞示蹤、對(duì)細(xì)胞內(nèi)microRNA-21（miRNA-21）的可視化檢測(cè)及功能抑制，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。通過(guò)在Ru(bpy)32+摻雜的二氧化硅(FS)納米粒子表面結(jié)合AS1411適配體與miRNA-21的分子信標(biāo)（anti-miR-21-MB）制備得到納米探針(FS-AS/MB)。FS納米粒子通過(guò)一鍋兩步連續(xù)反相微乳法制備。所制備的FS納米粒子具有均一的尺寸、良好的膠體穩(wěn)定性、較低的毒