無機(jī)納米材料組裝體的制備及其在生化分析中的應(yīng)用.pdf

1、無機(jī)納米材料組裝體研究無論是在納米器件制備還是生物傳感與疾病治療中都具有十分重要的意義,而將納米材料組裝體用于生化分析的研究還處于初級階段,因此制備新型納米材料組裝體并進(jìn)一步應(yīng)用于分析化學(xué)既具有理論價值,又有實(shí)際應(yīng)用前景。本文建立了無機(jī)納米材料組裝體的新方法,并將其應(yīng)用于生化分析,主要的研究內(nèi)容分為兩部分。
　　 第一部分主要研究金屬納米材料組裝體及其分析應(yīng)用,研究內(nèi)容有:
　　 1.利用金納米球和多肽的組裝體實(shí)現(xiàn)了凝血

2、酶的熒光檢測。凝血酶能夠特異性地切斷含有精氨酸和甘氨酸的多肽序列,將該多肽利用Au-S鍵的形成組裝到金納米顆粒表面后,凝血酶的加入能夠使多肽中含有色氨酸的片段從金膠表面脫離,從而使熒光增強(qiáng),據(jù)此建立了凝血酶的熒光檢測法。方法非常簡單,不需要在多肽上修飾任何其他的基團(tuán),比如說熒光基團(tuán)、氨基或者巰基等。由于有很多其他的酶能夠特異性地切斷某些多肽序列,我們相信這種方法具有通用性,可以將其應(yīng)用到其他酶的分析檢測。
　　 2.首次利用核酸

3、適配子(aptamer)和蛋白之間的特異性識別作用成功地實(shí)現(xiàn)了金納米棒的頭碰頭組裝。在端頭修飾了aptamer的金納米棒中加入凝血酶后,金納米棒能夠以頭碰頭的方式組裝在一起,掃描電鏡(SEM)和紫外-可見光譜都證實(shí)了該原理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)凝血酶的濃度和加樣方式對金納米棒的頭碰頭組裝有很大的影響,當(dāng)在AuNRs-aptamer中加入逐漸增加的凝血酶時,金納米棒能組裝成長的鏈狀組裝體。這種金納米棒的鏈狀組裝體有可能在生物傳感、生物成像和光熱治療中

4、有潛在的作用。通過這種組裝原理還可實(shí)現(xiàn)凝血酶的分析檢測。另外,我們的方法為利用蛋白和aptamer之間特異性識別作用實(shí)現(xiàn)金納米棒的可控組裝提供了依據(jù),該方法可以用來構(gòu)建其他的生物納米材料。
　　 3.用光照還原后的單質(zhì)銀作為連接劑成功地實(shí)現(xiàn)了不同形狀不同包被劑的金納米顆粒的一維組裝,并進(jìn)一步將這些一維組裝體應(yīng)用在了表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)和細(xì)胞成像中。我們的方法具有普遍性,能夠使各種性質(zhì)的金納米材料形成一維組裝體。我們相信這

5、些組裝體將會被用作高靈敏的暗場光散射成像和利用表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)進(jìn)行超靈敏檢測的體系中,并且將會進(jìn)一步應(yīng)用于構(gòu)建納米尺度的光電器件。通過這種組裝原理還可實(shí)現(xiàn)Ag+的分析檢測。
　　 第二部分主要介紹碳納米材料和功能化DNA的組裝體及靶物的靈敏檢測,研究內(nèi)容有:
　　 1.利用分子適配子燈標(biāo)(MAB)和碳納米管的組裝體實(shí)現(xiàn)了ATP的檢測與成像。MAB和多擘碳納米管(MWCNTs)能夠通過π-π堆積作用組裝在一起,

6、使得MAB上修飾的染料的熒光被MWCNTs猝滅,ATP的加入使MAB的構(gòu)象從發(fā)卡結(jié)構(gòu)變?yōu)殡p鏈結(jié)構(gòu),不能和MWCNTs組裝,從而使其熒光恢復(fù),根據(jù)熒光恢復(fù)的程度即可對ATP進(jìn)行檢測。利用這種新設(shè)計(jì)的MAB還成功地實(shí)現(xiàn)了對細(xì)胞內(nèi)ATP的成像,我們相信這種方法將會在生物化學(xué)研究及臨床診斷中發(fā)揮重要的作用。和傳統(tǒng)的方法相比,我們的方法非常簡單,大大節(jié)約了成本,并且也提高了MAB進(jìn)入細(xì)胞的能力和在細(xì)胞中的穩(wěn)定性。最蘑要的是,由于MWCNTs和染料

7、之間高效的能量轉(zhuǎn)移使得背景信號得到很大程度的降低,信噪比得到了大大的提高。
　　 2.利用脫氧核酶(DNAzyme)和氧化石墨烯(GO)的組裝體實(shí)現(xiàn)了Cu2+的檢測。DNAzyme能夠通過π-π堆積作用和GO組裝在一起,導(dǎo)致DNAzyme上修飾的染料的熒光被猝滅,當(dāng)加入銅離子后,DNAzyme中的底物鏈被催化鏈切斷,導(dǎo)致修飾有染料的DNA片段不能和GO組裝,熒光恢復(fù),據(jù)此成功地建立了銅離子的檢測方法,并通過一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該方法