基于納米材料的DNA、血紅蛋白生物傳感以及細(xì)胞電化學(xué)的研究.pdf

1、納米材料由于其獨(dú)特的性質(zhì)(表面效應(yīng)、量子效應(yīng)等),使其在生物分析檢測(cè)以及生物傳感器等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)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(zhì)分析檢測(cè)及納米材料在細(xì)胞水平上的分析應(yīng)用,并對(duì)作用機(jī)理進(jìn)行了分析。論文的主要的研究?jī)?nèi)容如下： 1.利用電化學(xué)方法,對(duì)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(jìn)行研究。結(jié)果表明,納米TiO2可以明顯地增強(qiáng)DTIC和DNA的相互作用

2、,并能顯著地提高生物分子識(shí)別的檢測(cè)靈敏度。并對(duì)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(shí)別的作用機(jī)制進(jìn)行了研究和探討。研究結(jié)果表明,納米TiO2修飾電極的光照影響可以提高DNA的作用強(qiáng)度,同時(shí)也提高了生物分子識(shí)別的檢測(cè)靈敏度。與此同時(shí),利用現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)接觸角的方法對(duì)其界面的親疏水性質(zhì)及其影響進(jìn)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(shù)制得在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣

3、泛應(yīng)用價(jià)值的PLA納米纖維,基于此制備了PLA/TiO2復(fù)合物,并利用此復(fù)合物研究了抗癌藥物柔紅霉素的生物分子識(shí)別。電化學(xué)研究結(jié)果表明,由于復(fù)合物的大比表面積,形成的新復(fù)合物將顯著地提高檢測(cè)靈敏度并提高柔紅霉素與DNA作用強(qiáng)度,光譜研究也得到了類似的結(jié)果。此外,為了進(jìn)一步研究復(fù)合物對(duì)生物分子識(shí)別的影響,研究了單獨(dú)TiO2納米顆粒以及PLA納米纖維的影響。結(jié)果表明,更多的藥物分子可以自組裝到復(fù)合物的表面,從而促進(jìn)生物分子識(shí)別。 3

4、.用靜電紡絲技術(shù)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(chǔ)上制備了該納米纖維與納米TiO2的復(fù)合物,并將得到的復(fù)合物用于提高生物分子識(shí)別的檢測(cè)靈敏度。研究結(jié)果表明,這種復(fù)合物存在情況下,藥物分子能夠更加有效地聚集在復(fù)合物的表面,從而使復(fù)合物具備了提高生物分子識(shí)別的能力。該研究表明相關(guān)復(fù)合物在高靈敏的生物分析與檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(fù)合物。通過電化學(xué)方法,研究了血紅蛋白在該復(fù)合物修飾電極上的直接電子傳遞,并對(duì)其電催化性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,TiO2晶須與血紅蛋白結(jié)合可以明顯地增強(qiáng)其表面的電子傳遞。此外,研究了UV光照對(duì)其催化性質(zhì)的影響,結(jié)果表明紫外光照可以提高其檢測(cè)靈敏度。 5.合成了PS/(PAH/PSS)4/PAH和PS/(PAH/

6、PSS)4復(fù)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(fù)合物,并將該復(fù)合物修飾到玻碳電極表面。結(jié)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(jìn)血紅蛋白的直接電子轉(zhuǎn)移。此外,在電極表面研究了Hb-PS/(PAH/PSS)4膜中Hb對(duì)H2O2的電催

7、化作用,證明這一復(fù)合膜可以應(yīng)用于生物傳感器的研究當(dāng)中。 6.研究了納米TiO2和紫外光照對(duì)癌癥細(xì)胞的耐藥性的影響。利用熒光光譜、熒光顯微鏡以及電化學(xué)的方法探討了TiO2納米顆粒提高耐藥細(xì)胞的藥物吸收的作用機(jī)制。此外,研究結(jié)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(huì)引起白血病細(xì)胞的細(xì)胞膜的明顯變化,這說明納米TiO2不僅可以促進(jìn)癌細(xì)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(zhuǎn)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(qū)體(PPh3)和巰基丙酸的配體交換反應(yīng)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(biāo)記癌癥細(xì)胞的有效方法,為癌癥的早期診斷提供了應(yīng)用前景。此外,功能化金納米顆粒對(duì)細(xì)胞內(nèi)藥物吸收的影響,為抑制細(xì)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(xì)胞內(nèi)的藥物吸收。MTT和電化學(xué)研究結(jié)果表明,PNIPAM

9、-co-PS納米纖維能有效地促進(jìn)癌細(xì)胞內(nèi)藥物傳輸。同時(shí),AFM以及共聚焦熒光顯微鏡結(jié)果表明,PNIPAM-co-PS納米纖維與癌細(xì)胞膜表面生物活性分子的相互作用將會(huì)有效的促進(jìn)癌細(xì)胞內(nèi)藥物吸收并提高敏感以及耐藥細(xì)胞內(nèi)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(fù)合物,并將該復(fù)合物應(yīng)用于提高細(xì)胞內(nèi)的藥物聚集和提高治療效率。利用電化學(xué)方法和共聚焦熒光方法研究復(fù)合物對(duì)耐藥細(xì)胞內(nèi)藥物吸收的影響。結(jié)果表明,