【摘要】：生物傳感器是一種以生物活性單元為敏感元件,結(jié)合化學(xué)、物理轉(zhuǎn)換元件,對(duì)各種生物、化學(xué)物質(zhì)具有高度選擇性的分析系統(tǒng)。與傳統(tǒng)復(fù)雜費(fèi)時(shí)的檢測(cè)方法相比,生物傳感器具有成本低、選擇性好、靈敏度高以及快速、微型化等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全、疾病診斷等領(lǐng)域。納米技術(shù)的興起為生物傳感領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的動(dòng)能,由于納米材料具有優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能,能夠增加傳感器的靈敏度,降低檢出限,在生物傳感中應(yīng)用廣泛。鑒于此,本論文以金納米棒(AuNRs)和聚合物點(diǎn)(PDs)為基礎(chǔ),分別構(gòu)建了不同的生物傳感器,用于四種酶活性的檢測(cè)以及相應(yīng)酶抑制劑的篩選。具體工作如下:1.在第二章中,基于I_2對(duì)AuNRs的刻蝕成功構(gòu)建了一種用于α-葡萄糖苷酶活性檢測(cè)的超靈敏比色檢測(cè)傳感器。在該方法中,利用2-O-α-D-吡喃葡萄糖基-L-抗壞血酸(AA-2G)作為酶底物,水解產(chǎn)生抗壞血酸,將KIO_3還原成I_2,使AuNRs發(fā)生刻蝕。AuNRs形貌的改變導(dǎo)致其縱向等離子共振吸收(LSPR)峰藍(lán)移,同時(shí)AuNRs溶液由藍(lán)色變成紅色,從而實(shí)現(xiàn)了α-葡萄糖苷酶活性的可視化檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,α-葡萄糖苷酶濃度在2.5 U/L到45 U/L范圍內(nèi),AuNRs的縱向等離子共振吸收峰的偏移值與酶濃度之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,并且達(dá)到了目前為止最低的α-葡萄糖苷酶檢出限0.5 U/L(S/N=3)。這種方法具有成本低、操作簡(jiǎn)便、靈敏度高、選擇性高等特點(diǎn),并且成功地應(yīng)用于α-葡萄糖苷酶抑制劑的篩選。2.在第三章中,利用溫和的條件合成了一種穩(wěn)定性好、生物毒性低、量子產(chǎn)率高達(dá)53.6%的PDs。其形貌、成分、光學(xué)性質(zhì)通過透射電子顯微鏡、傅里葉紅外光譜儀、紫外-可見吸收光譜儀、熒光光譜儀、X射線光電子能譜儀、X射線衍射儀進(jìn)行表征。同時(shí),利用制備的PDs構(gòu)建了一種用于堿性磷酸酶(ALP)活性檢測(cè)的熒光傳感器。對(duì)硝基苯磷酸二鈉(PNPP)作為ALP的水解底物,被ALP水解產(chǎn)生對(duì)硝基苯酚(PNP),PNP的紫外-可見吸收與PDs的熒光激發(fā)光譜重疊,從而發(fā)生內(nèi)濾效應(yīng)導(dǎo)致PDs的熒光猝滅或減弱,通過熒光強(qiáng)度的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)ALP活性的檢測(cè)。傳感系統(tǒng)對(duì)ALP的檢出限為0.01 U/L(S/N=3),線性范圍為0.01 U/L到20 U/L。同時(shí),利用該傳感系統(tǒng)進(jìn)行了人血清中ALP活性的測(cè)定以及ALP抑制劑的篩選,并取得了滿意的結(jié)果。3.在第四章中,構(gòu)建了一種基于PDs通過熒光內(nèi)濾效應(yīng)(IFE)進(jìn)行α-L-巖藻糖苷酶(AFu)活性檢測(cè)的生物傳感器。該傳感器的檢測(cè)機(jī)制是利用4-硝基苯基-α-L-巖藻吡喃糖苷(PNPF)在AFu催化水解后的產(chǎn)物對(duì)硝基苯酚(PNP)與PDs之間的內(nèi)濾效應(yīng),導(dǎo)致PDs的熒光猝滅或減弱,通過熒光強(qiáng)度的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)AFu活性的檢測(cè)。傳感系統(tǒng)在酶濃度0.01 U/L-0.9 U/L范圍內(nèi)均表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系,且取得了目前最低的AFu檢出限0.001 U/L(S/N=3),該檢測(cè)方法成功應(yīng)用于人血清中AFu活性的測(cè)定。此外,還成功合成了一種新的化合物(AA-2βFuc),通過PDs傳感器檢測(cè)發(fā)現(xiàn),AA-2βFuc對(duì)AFu表現(xiàn)出一定的抑制作用。4.在第五章中,構(gòu)建了一種高靈敏度、高選擇性的基于PDs的熒光傳感器,以對(duì)苯二胺(PPD)作為底物,用于辣根過氧化物酶(HRP)活性和葡萄糖含量的檢測(cè)。HRP/H_2O_2催化系統(tǒng)將PPD催化氧化生成褐色的產(chǎn)物PPDox,PPDox在510 nm處的紫外-可見吸收峰與PDs的熒光激發(fā)和發(fā)射光譜發(fā)生了重疊,由于產(chǎn)生熒光內(nèi)濾效應(yīng)導(dǎo)致熒光信號(hào)減弱,通過熒光強(qiáng)度的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)HRP活性的檢測(cè)。同時(shí),在葡萄糖氧化酶(Gox)催化葡萄糖轉(zhuǎn)化生成H_2O_2的基礎(chǔ)上,該傳感系統(tǒng)還進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了葡萄糖含量的檢測(cè)。該傳感系統(tǒng)靈敏度高,對(duì)HRP活性的檢出限為0.001 ng/mL,對(duì)葡萄糖的檢出限為0.1μmol/L。此外,將該傳感方法進(jìn)一步拓展到基于HRP的熒光酶聯(lián)免疫分析,用于Cry1Ab/Ac蛋白測(cè)定和水稻葉樣本的分析,并取到了滿意的結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP212;O657.3;TB383.1
【圖文】：

結(jié)合化學(xué)、物理轉(zhuǎn)換元件，對(duì)目標(biāo)分析物具有高度選擇性的檢測(cè)器（圖1-1）(Gerard et al 2002, 馬莉萍 2009)。生物傳感器具有針對(duì)性強(qiáng)、速度快、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，只需少量樣品即可進(jìn)行檢測(cè)(Gerard et al 2002)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品安全、環(huán)境檢測(cè)和醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域(Turner 2013, Zhu et al 2014)�；仡欉^去數(shù)十年生物傳感器的發(fā)展，納米材料的使用顯著提高了生物傳感器的檢測(cè)靈敏度和選擇性，許多研究已經(jīng)證明了納米材料在生物傳感應(yīng)用方面的適用性(Holzinger et al2014, Kumar et al 2015)。金納米棒（Gold Nanorods，AuNRs）和聚合物點(diǎn)（Polymer Dots，PDs）是近些年發(fā)展起來的兩種新型納米材料，AuNRs 作為一種各向異性納米材料，以其獨(dú)特的光學(xué)和光熱性能而被廣泛應(yīng)用(Hwang and Tao 2010, Wang et al 2016, Haine andNiidome 2017)。PDs 是一種新興納米熒光材料

et al 2001b)。該方法是在檸檬酸鹽作為保護(hù)劑下，利用硼氫化鈉酸還原得到金種子溶液。然后將金種子溶液加入到生長(zhǎng)溶液中，、硝酸銀、抗壞血酸、CTAB 組成。其中，抗壞血酸的弱還原性 Au+，Ag+可以促進(jìn) AuNRs 的生成。通過改變加入金種子溶液的比在 1-10 之間的 AuNRs。隨后，2004 年，El-Sayed 研究組在此進(jìn)，采用 CTAB 保護(hù)的單晶種子代替檸檬酸鹽的晶種子，大大提和收率（超過 95 %）(Nikoobakht and El-Sayed 2003)。該方法是利溶液將氯金酸還原得到金種子溶液，然后利用抗壞血酸將 CTA成 Au+。將金種子溶液加入生長(zhǎng)液后，通過加入不同量的 A徑比（1.5-4.5 之間）。2005 年，Wu 等人在 Murphy 研究組的基礎(chǔ)中加入硝酸，合成了長(zhǎng)徑比達(dá) 21-23 的 AuNRs，其長(zhǎng)度可達(dá) 40 et al 2005)。

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本文編號(hào)：2726200