基于納米材料的DNA、血紅蛋白生物傳感以及細胞電化學的研究.pdf

1、納米材料由于其獨特的性質(表面效應、量子效應等),使其在生物分析檢測以及生物傳感器等相關領域得到了廣泛的關注。在本論文的研究工作中,研究了納米TiO2以及聚合物在DNA、蛋白質分析檢測及納米材料在細胞水平上的分析應用,并對作用機理進行了分析。論文的主要的研究內容如下： 1.利用電化學方法,對TiO2納米顆粒存在情況下,抗癌藥物DTIC與堿基、DNA的相互作用進行研究。結果表明,納米TiO2可以明顯地增強DTIC和DNA的相互作用

2、,并能顯著地提高生物分子識別的檢測靈敏度。并對有無紫外光照射的條件下,納米TiO2修飾電極提高阿霉素生物識別的作用機制進行了研究和探討。研究結果表明,納米TiO2修飾電極的光照影響可以提高DNA的作用強度,同時也提高了生物分子識別的檢測靈敏度。與此同時,利用現(xiàn)場電化學接觸角的方法對其界面的親疏水性質及其影響進行研究,表明UV光照下的納米TiO2修飾電極,阿霉素與DNA相互作用最顯著。 2.采用靜電紡絲技術制得在生物醫(yī)學領域具有廣

3、泛應用價值的PLA納米纖維,基于此制備了PLA/TiO2復合物,并利用此復合物研究了抗癌藥物柔紅霉素的生物分子識別。電化學研究結果表明,由于復合物的大比表面積,形成的新復合物將顯著地提高檢測靈敏度并提高柔紅霉素與DNA作用強度,光譜研究也得到了類似的結果。此外,為了進一步研究復合物對生物分子識別的影響,研究了單獨TiO2納米顆粒以及PLA納米纖維的影響。結果表明,更多的藥物分子可以自組裝到復合物的表面,從而促進生物分子識別。 3

4、.用靜電紡絲技術制備了聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)/聚苯乙烯(PS)納米纖維(PNIPAM-co-PS),在此基礎上制備了該納米纖維與納米TiO2的復合物,并將得到的復合物用于提高生物分子識別的檢測靈敏度。研究結果表明,這種復合物存在情況下,藥物分子能夠更加有效地聚集在復合物的表面,從而使復合物具備了提高生物分子識別的能力。該研究表明相關復合物在高靈敏的生物分析與檢測等領域具有廣泛的應用前景。 4.將血紅蛋白(Hb)

5、與三種TiO2晶須(TiO2晶須,Pt-TiO2晶須以及MoO3-TiO2晶須)混合,使其自組裝形成了TiO2晶須-Hb復合物。通過電化學方法,研究了血紅蛋白在該復合物修飾電極上的直接電子傳遞,并對其電催化性質進行了研究。結果表明,TiO2晶須與血紅蛋白結合可以明顯地增強其表面的電子傳遞。此外,研究了UV光照對其催化性質的影響,結果表明紫外光照可以提高其檢測靈敏度。 5.合成了PS/(PAH/PSS)4/PAH和PS/(PAH/

6、PSS)4復合纖維,并利用這些新的聚合物纖維作為成膜材料在電極表面制備生物傳感膜。然后將Hb自組裝到生物相容聚合物纖維PS/(PAH/PSS)4/PAH和PS/(PAH/PSS)4上形成的納米復合物,并將該復合物修飾到玻碳電極表面。結果表明與Hb-PS/(PAH/PSS]4/PAH膜相比,Hb-PS/(PAH/PSS)4膜能更有效的促進血紅蛋白的直接電子轉移。此外,在電極表面研究了Hb-PS/(PAH/PSS)4膜中Hb對H2O2的電催

7、化作用,證明這一復合膜可以應用于生物傳感器的研究當中。 6.研究了納米TiO2和紫外光照對癌癥細胞的耐藥性的影響。利用熒光光譜、熒光顯微鏡以及電化學的方法探討了TiO2納米顆粒提高耐藥細胞的藥物吸收的作用機制。此外,研究結果也表明,納米TiO2和紫外光照協(xié)同抗癌藥物柔紅霉素,將會引起白血病細胞的細胞膜的明顯變化,這說明納米TiO2不僅可以促進癌細胞的藥物吸收而且還可能被用作一種較好的抗多藥耐藥性(MDR)的逆轉劑。 7.

8、采用表面修飾的功能金納米顆粒提高藥物傳輸效率。功能化的金納米顆粒通過三苯基膦前驅體(PPh3)和巰基丙酸的配體交換反應合成的。研究表明,金納米顆粒與柔紅霉素混合可以作為一種標記癌癥細胞的有效方法,為癌癥的早期診斷提供了應用前景。此外,功能化金納米顆粒對細胞內藥物吸收的影響,為抑制細胞的多藥耐藥性提供了策略。 8.利用PNIPAM-co-PS納米纖維增加了K562敏感和耐藥細胞內的藥物吸收。MTT和電化學研究結果表明,PNIPAM

9、-co-PS納米纖維能有效地促進癌細胞內藥物傳輸。同時,AFM以及共聚焦熒光顯微鏡結果表明,PNIPAM-co-PS納米纖維與癌細胞膜表面生物活性分子的相互作用將會有效的促進癌細胞內藥物吸收并提高敏感以及耐藥細胞內的藥物聚集。此外,將PNIPAM-co-PS納米纖維與功能化的金納米顆粒混合制備成納米復合物,并將該復合物應用于提高細胞內的藥物聚集和提高治療效率。利用電化學方法和共聚焦熒光方法研究復合物對耐藥細胞內藥物吸收的影響。結果表明,