熒光碳點(diǎn)的合成及與人血清白蛋白和過氧化氫酶的相互作用.pdf

1、熒光碳點(diǎn)作為近幾年來發(fā)展迅速的新型碳納米材料，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、光學(xué)性能優(yōu)異、生物相容性好、生物毒性低、易于進(jìn)行表面功能化等優(yōu)點(diǎn)，引起了研究者們的極大關(guān)注。但是由于未加修飾的熒光碳點(diǎn)的熒光性能很弱而且熒光量子產(chǎn)率很低，無法直接應(yīng)用在熒光標(biāo)記和生物成像中。為了進(jìn)一步提高碳點(diǎn)的熒光性能，除了選擇更合適的碳源和更加有效的制備方法之外，還可以對(duì)碳點(diǎn)的表面進(jìn)行化學(xué)修飾，從而提高其熒光性能，使其更適用于進(jìn)行生物分析等研究。目前，因?yàn)闊晒馓键c(diǎn)更多的被

2、應(yīng)用在細(xì)胞標(biāo)記或者生物成像領(lǐng)域中，當(dāng)其進(jìn)入生物體中后，可能會(huì)和生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)或核酸發(fā)生相互作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)或核酸的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，失去生理活性。因此在本論文中模擬生理?xiàng)l件，研究了熒光碳點(diǎn)與蛋白質(zhì)之間的相互作用，為發(fā)展功能化、安全的熒光碳點(diǎn)提供實(shí)驗(yàn)參考和理論依據(jù)，并且為碳點(diǎn)在生物領(lǐng)域的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
　　首先,合成了未加修飾的熒光碳點(diǎn)以及表面連接有氮、硫和硼元素的熒光碳點(diǎn),并采用熒光光譜、紫外光譜、紅外光譜、元素分析、透射電鏡等手

3、段對(duì)所合成的碳點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。所合成的碳點(diǎn)呈現(xiàn)良好的球形，具有很好的分散性，粒徑在20 nm以下；元素分析和紅外光譜結(jié)果表明在熒光碳點(diǎn)的表面上成功的連接上雜原子N、S和B。同時(shí)，在碳點(diǎn)的表面上摻雜了雜原子后，其熒光量子產(chǎn)率有了明顯的提高。
　　其次，分別利用了碳點(diǎn)的熒光和人血清白蛋白的熒光，采用微量熱泳動(dòng)法和熒光光譜法研究了模擬生理?xiàng)l件下以上四種熒光碳點(diǎn)和人血清白蛋白的相互作用。結(jié)果表明，這四種熒光碳點(diǎn)能夠與人血清白蛋白相結(jié)合

4、生成復(fù)合物，并確定了二者的結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點(diǎn)數(shù)以及作用力類型。利用位點(diǎn)取代的方法確定了碳點(diǎn)與人血清白蛋白的結(jié)合位點(diǎn)為Site?位點(diǎn)。傳統(tǒng)的熒光光譜方法和微量熱泳動(dòng)法所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。同步熒光光譜、三維熒光光譜以及圓二色譜的結(jié)果表明，熒光碳點(diǎn)的加入對(duì)于人血清白蛋白的結(jié)構(gòu)并沒有產(chǎn)生影響。
　　最后，利用相似的方法在近生理?xiàng)l件下對(duì)各熒光碳點(diǎn)和過氧化氫酶的相互作用進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明各熒光碳點(diǎn)可以猝滅過氧化氫酶的固有熒光，同時(shí)過氧

5、化氫酶也可以猝滅碳點(diǎn)的熒光，二者的猝滅機(jī)制是形成新的復(fù)合物的靜態(tài)猝滅方式。通過計(jì)算獲得了不同溫度下熒光碳點(diǎn)和過氧化氫酶相互作用的結(jié)合常數(shù)以及熱力學(xué)參數(shù)。同步熒光光譜、三維熒光光譜以及圓二色譜結(jié)果證明各熒光碳點(diǎn)的加入對(duì)過氧化氫酶的結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響。此外，我們還利用了過氧化氫酶對(duì)過氧化氫的催化作用，研究了各熒光碳點(diǎn)對(duì)過氧化氫酶活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各熒光碳點(diǎn)與過氧化氫酶的作用力越強(qiáng)，則碳點(diǎn)對(duì)過氧化氫酶活性的抑制率就越高（與微量熱泳動(dòng)方法2