【摘要】：量子點(diǎn)(QDs)具有光譜范圍廣、發(fā)光效率高、生物相容性好、易于進(jìn)行表面修飾等特性,因而成為構(gòu)建新型納米熒光探針的理想材料。傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)(SQDs)多為油相合成,且含有毒副作用較大的Cd或Pb等元素。為了克服這些不足之處,無(wú)鎘量子點(diǎn)的研究受到愈來(lái)愈多研究者的關(guān)注。無(wú)鎘量子點(diǎn)不僅避免了使用毒副作用較大的金屬元素,而且具有更好的生物相容性,可以直接用于環(huán)境檢測(cè)、免疫分析、生物成像、藥物示蹤和生物分子標(biāo)記等。因此,針對(duì)不同被測(cè)物對(duì)探針進(jìn)行設(shè)計(jì)修飾,提高檢測(cè)特異性和靈敏度,開(kāi)發(fā)出新的、水溶性、綠色的納米熒光探針具有重要意義。本論文簡(jiǎn)要概述了SQDs的性質(zhì)、合成方法,以及納米熒光探針的構(gòu)建機(jī)理,并利用熒光猝滅法構(gòu)建了幾種高性能的水溶性納米熒光探針,具體研究工作主要包括四個(gè)方面:(1)多巴胺功能化的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)(Mn:ZnS QDs)對(duì)血清中酪氨酸酶的檢測(cè)及熒光成像分析。巰基丙酸包覆的Mn:ZnS QDs表面有大量的羧基,經(jīng)EDC/NHS活化后,可以與多巴胺上的胺基發(fā)生縮合反應(yīng),以使多巴胺修飾到量子點(diǎn)的表面。酪氨酸酶可以將多巴胺催化氧化成多巴醌,由于粒子間的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(PET)現(xiàn)象,使得納米探針的熒光發(fā)生猝滅,從而定量檢測(cè)酪氨酸酶的活性,檢測(cè)結(jié)果在18-360 U L~(-1)范圍內(nèi)線(xiàn)性關(guān)系良好,方法檢測(cè)限為1.82 U L~(-1)。人血清實(shí)際樣品的加標(biāo)回收率在88.0-99.9%,實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人滿(mǎn)意。此外,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該方法亦可對(duì)酪氨酸酶抑制劑進(jìn)行初篩。酪氨酸酶是黑色素瘤診斷中的生物標(biāo)記物,因此我們所構(gòu)建的這種納米熒光探針,在黑色素瘤、老年斑、白癜風(fēng)等疾病的診斷和藥物開(kāi)發(fā)中具有很重要的作用。(2)基于Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)構(gòu)建了雙發(fā)射型納米熒光探針,實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛離子和甲基對(duì)硫磷的快速檢測(cè)。我們通過(guò)水熱法合成水溶性雙發(fā)射型Mn:ZnS QDs,Mn:ZnS QDs的雙發(fā)射峰分別位于585 nm和450 nm波長(zhǎng)處,且F_(450)/F_(585)與鉛離子濃度在10 nmol L~(-1)至60 nmol L~(-1)范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性關(guān)系,鉛離子的檢測(cè)限為0.5 nmol L~(-1),由此構(gòu)建一種比率型熒光探針用于檢測(cè)實(shí)際樣品中的鉛離子。再通過(guò)Mn:ZnS QDs與Pb~(2+)構(gòu)建一種增強(qiáng)(“turn-on”)型熒光探針對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)。有機(jī)磷農(nóng)藥在有機(jī)磷水解酶的作用下水解生成二甲基硫代磷酸(DMPA),DMPA會(huì)與鉛離子產(chǎn)生更強(qiáng)的結(jié)合,致使Pb~(2+)離開(kāi)量子點(diǎn)表面,讓量子點(diǎn)熒光恢復(fù),F_(450)熒光強(qiáng)度與甲基對(duì)硫磷在0.19?mol L~(-1)至0.95?mol L~(-1)范圍內(nèi)線(xiàn)性關(guān)系良好,檢測(cè)限為0.02?mol L~(-1)。該方法應(yīng)用于實(shí)際樣品測(cè)定,其加標(biāo)回收率在82.7%至99.1%范圍內(nèi),相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.0%。該方法的檢測(cè)限低于美國(guó)環(huán)境保護(hù)局及中國(guó)國(guó)家食品標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。(3)基于水溶性CuInS/ZnS QDs(CIS/ZnS QDs)熒光探針的尿酸檢測(cè)方法。我們利用微波輔助加熱法,在水相中制備了谷胱甘肽修飾的CIS/ZnS QDs納米熒光探針,建立了一種高靈敏度的、能定量測(cè)定尿酸的分析方法。尿酸作為多種疾病(痛風(fēng)、腎病等)的生物標(biāo)記物,尿酸在尿酸酶的作用下能產(chǎn)生尿素和過(guò)氧化氫。過(guò)氧化氫的強(qiáng)氧化性,可以使CIS/ZnS QDs熒光探針猝滅。同時(shí),辣根過(guò)氧化酶可以催化過(guò)氧化氫產(chǎn)生更多的羥基自由基,羥基自由基也是一種強(qiáng)氧化劑,同樣可以使CIS/ZnS QDs熒光探針發(fā)生猝滅。由于尿酸酶與辣根過(guò)氧化酶的共同作用,CIS/ZnS QDs熒光探針的熒光猝滅更加顯著,由此可以大大提高該方法的靈敏度。CIS/ZnS QDs熒光探針對(duì)尿酸的響應(yīng)在0.25-4.0?mol L~(-1)范圍內(nèi)線(xiàn)性關(guān)系良好,方法檢測(cè)限為50 nmol L~(-1),遠(yuǎn)低于許多熒光檢測(cè)方法。此基于雙酶促反應(yīng)的納米熒光探針具有操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)快速、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。(4)我們利用內(nèi)濾效應(yīng)(IFE)原理,構(gòu)建了高選擇性的、基于巰基丙酸修飾的CIS/ZnS QDs熒光探針,用于堿性磷酸酶(ALP)的檢測(cè)及細(xì)胞成像研究。ALP作為癌癥標(biāo)志物,建立靈敏、快速的檢測(cè)方法具有重要的臨床意義。本探針體系是以對(duì)硝基苯酯(PNPP)作為底物,由于PNPP的磷酸酶水解產(chǎn)物對(duì)硝基苯酚(PNP)的最大紫外吸收波長(zhǎng)(405 nm)恰好與CIS/ZnS QDs的最佳激發(fā)波長(zhǎng)(405 nm)重疊,因而提高了檢測(cè)的靈敏。當(dāng)探針體系中PNPP與ALP同時(shí)存在時(shí),由于IFE可使CIS/ZnS QDs發(fā)生熒光猝滅。且PNPP底物的最大紫外吸收峰(310 nm)對(duì)量子點(diǎn)的熒光不構(gòu)成干擾,故而確保了檢測(cè)方法的選擇性。CIS/ZnS QDs測(cè)定ALP的線(xiàn)性范圍在1.0-20.0 U L~(-1),檢測(cè)限為0.01 U L~(-1)。本實(shí)驗(yàn)所建立的方法具有檢測(cè)快速、操作簡(jiǎn)便、成本低廉、靈敏度高和選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。我們進(jìn)一步探究了該方法應(yīng)用于細(xì)胞成像及細(xì)胞內(nèi)ALP檢測(cè)的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:所構(gòu)建的納米熒光探針體系可適用于體內(nèi)外ALP的檢測(cè)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O657.3;TB383.1

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2 丁U，

本文編號(hào)：2631307