【摘要】：生物傳感技術(shù)由于其具有選擇性好、響應(yīng)速度快、成本低和可進(jìn)行在線分析等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際分析檢測(cè)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域得到了高度的重視和廣泛的應(yīng)用。近些年,納米材料由于其獨(dú)特的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等性質(zhì),表現(xiàn)出一系列與常規(guī)尺寸材料不同的光學(xué)、力學(xué)、磁學(xué)和電學(xué)等性能,因而在諸多領(lǐng)域發(fā)展迅猛。納米材料與生物傳感技術(shù)的相互結(jié)合,極大地推動(dòng)了生命科學(xué)、納米科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的快速發(fā)展。本論文基于上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒(UCNPs)、氧化氫氧化鈷(Co OOH)納米片和熒光金納米簇(Au NCs),發(fā)展低成本、操作簡(jiǎn)便和靈敏度高的新型納米生物傳感方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)磷脂酶D(PLD)、小分子、信使RNA(m RNA)和酶活性的靈敏檢測(cè)分析,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)癌癥的傳感檢測(cè)、成像診斷以及協(xié)同治療。其具體內(nèi)容如下:第2章中,PLD是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要部分,涉及到重要的生物學(xué)過程,PLD在諸多癌癥中異常表達(dá),因而可以視為癌癥中潛在的診斷生物標(biāo)記物和藥物開發(fā)的靶標(biāo)。我們發(fā)展了基于磷脂修飾的上轉(zhuǎn)換納米探針用于比率型上轉(zhuǎn)換熒光(UCF)檢測(cè)和生物成像PLD活性。納米探針可通過疏水相互作用將聚乙二醇修飾的磷脂和羅丹明B標(biāo)記的磷脂自組裝在疏水UCNPs表面。納米體系中發(fā)生了從UCNPs的540 nm處UCF發(fā)射與羅丹明B紫外吸收之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)過程。PLD介導(dǎo)的磷酸二酯鍵水解使得羅丹明B遠(yuǎn)離UCNP表面,導(dǎo)致FRET過程受到抑制。使用不受影響的655 nm處UCF發(fā)射作為內(nèi)標(biāo),納米探針可以高靈敏和選擇性地比率型UCF檢測(cè)PLD活性。此納米探針還可以檢測(cè)細(xì)胞裂解液中PLD活性,證實(shí)在乳腺癌細(xì)胞中PLD活性比正常乳腺細(xì)胞高出7倍。而且該納米探針還可以通過UCF生物成像來實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞中PLD活性檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該納米探針提供了簡(jiǎn)單、靈敏和穩(wěn)定的生物傳感平臺(tái),可用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中即時(shí)診斷和藥物篩選。第3章中,抗壞血酸(AA)在很多生物化學(xué)過程中是一個(gè)關(guān)鍵的微量物質(zhì),并且容易清除活性氧。我們發(fā)展了Co OOH納米片修飾的上轉(zhuǎn)換納米體系用于熒光檢測(cè)人血漿中AA活性。納米體系的組成是UCNPs作為能量供體,在UCNPs表面形成的Co OOH納米片作為有效的能量受體。在體系中,UCNPs的熒光發(fā)射與Co OOH納米片的紫外吸收之間發(fā)生了FRET過程。AA介導(dǎo)的特異性還原反應(yīng)將Co OOH納米片還原成Co2+,抑制FRET過程,UCF發(fā)射得到恢復(fù)。納米體系可以用來靈敏和選擇性地檢測(cè)AA活性。由于UCNPs極小的背景干擾,納米體系可以應(yīng)用于檢測(cè)人血漿樣品中AA水平,并且有較為滿意的結(jié)果。該方法潛在地提供了一個(gè)用于aa相關(guān)疾病的研究和臨床診斷的分析平臺(tái)。第4章中,多功能納米顆粒平臺(tái)通常集合生物傳感、成像診斷和治療等多種作用于一體,對(duì)生物納米醫(yī)學(xué)和癌癥臨床診斷治療有著非常重要的意義。我們發(fā)展了基于多功能聚多巴胺(pda)修飾的上轉(zhuǎn)換納米體系用于檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)mrna和成像介導(dǎo)光動(dòng)力學(xué)-光熱治療(pdt-ptt)協(xié)同作用。納米體系可以通過分步包覆修飾的方法合成,首先在疏水性u(píng)cnps表面包覆一層薄sio2殼層,并摻雜光敏劑亞甲基藍(lán)(mb),形成ucnp@sio2-mb。繼續(xù)包覆一層pda殼,即可制備核-殼-殼結(jié)構(gòu)ucnp@sio2-mb@pda。由于pda具有吸附單鏈dna(ssdna)并淬滅ssdna上標(biāo)記染料熒光的性質(zhì),且對(duì)雙鏈dna(dsdna)吸附能力較弱,可構(gòu)建ucnp@sio2-mb@pda-hpdna納米探針,用來檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)mrna,實(shí)現(xiàn)所構(gòu)建納米探針的檢測(cè)傳感和成像診斷性能;此外,通過ucnps與mb間的fret過程,使得ucnp@sio2-mb@pda具有pdt功效;再者,由于pda有強(qiáng)的紫外可見吸收,ucnps的800nm熒光發(fā)射峰可用來激發(fā)pda產(chǎn)生光熱效應(yīng),因而ucnp@sio2-mb@pda具有ptt功效。本章中所發(fā)展的多功能pda修飾的上轉(zhuǎn)換納米體系可將生物傳感、成像診斷和多功能治療作用集于一體,為設(shè)計(jì)新型多功能用于生物醫(yī)藥成像研究的納米復(fù)合物提供了有效的策略。第5章中,多聚核苷酸激酶(pnk)催化核苷酸5’-oh末端的磷酸化作用是不可避免的過程,且涉及到諸多重要的細(xì)胞生理活動(dòng)。我們首次發(fā)現(xiàn)coooh納米片對(duì)ssdna和dsdna吸附有顯著差別,導(dǎo)致熒光染料標(biāo)記的dsdna與coooh納米片作用后仍具有強(qiáng)的熒光發(fā)射,而ssdna熒光信號(hào)則被coooh納米片淬滅。結(jié)合λ外切酶水解反應(yīng),我們發(fā)展了基于coooh納米片的納米探針用于熒光檢測(cè)t4pnk活性及抑制劑作用。在t4pnk存在下,染料標(biāo)記的dsdna被磷酸化,接著被λ外切酶水解,產(chǎn)生染料標(biāo)記的ssdna,可以吸附在coooh納米片上,導(dǎo)致熒光被coooh納米片淬滅。由于coooh納米片的高淬滅能力,使其可以作為有效的能量受體,成功構(gòu)建了高靈敏和選擇性地檢測(cè)復(fù)雜生物學(xué)樣品中t4pnk活性的方法,且可以應(yīng)用于篩選抑制劑。本文發(fā)展的方法對(duì)于核酸激酶相關(guān)疾病研究、臨床診斷和藥物發(fā)現(xiàn)具有很大的應(yīng)用潛能。第6章中,2,4,6-三硝基甲苯(tnt)是硝基芳香族爆炸物中的典型代表物質(zhì),對(duì)于環(huán)境安全問題和人類健康問題有著顯著的影響。我們發(fā)展了基于谷胱甘肽修飾的熒光金納米簇(gsh-auncs)納米探針用于靈敏地?zé)晒鈾z測(cè)tnt含量。在所構(gòu)建的納米體系中,gsh-auncs納米探針中伯氨基基團(tuán)孤對(duì)電子可以作為較好的電子供體,而目標(biāo)物tnt中含有3個(gè)硝基吸電子基團(tuán)可以作為較好的電子受體,通過電子供體-受體間特異性識(shí)別作用,可形成穩(wěn)定的meisenheimer復(fù)合物,以fret和形成團(tuán)聚體的形式對(duì)gsh-auncs熒光進(jìn)行雙重淬滅。所構(gòu)建的熒光傳感方法,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)tnt靈敏檢測(cè),且可用于檢測(cè)實(shí)際環(huán)境樣品中tnt含量。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.3;TB383.1

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本文編號(hào)：2456649