功能納米材料的制備及生物傳感應用.pdf

1、隨著對生命本質與生命活動過程的研究不斷深入，生物分子的靈敏、快速、準確分析檢測對于獲取生命過程中的重要信息、理解生物分子結構與功能之間的關系、闡述生命活動的機理以及對疾病的預警與治療都具有十分重要的意義。本論文開展功能納米材料的制備研究，發(fā)展生物分子檢測新方法，主要研究內容與創(chuàng)新點如下:
　　1.基于納米抗體與納米生物探針信號放大策略的降鈣素原檢測利用反相微乳法制備了粒徑均一，分散性良好的二氧化硅包裹CdTe量子點的熒光納米粒子(

2、CdTe@SiO2)。通過在納米粒子表面共價修飾特異性識別降鈣素原(PCT)的納米抗體，制備功能化的納米生物探針。進一步利用夾心免疫方法制得PCT電致化學發(fā)光免疫傳感器。由于每個納米粒子中包裹多個CdTe量子點，從而顯著增加單元生物分子識別反應的信號分子負載量，提高了檢測靈敏度，同時SiO2外殼可有效保持內含量子點的光學性質，并防止了量子點的泄漏，提高了方法的穩(wěn)定性。該方法具有寬的線性范圍(0.01ng mL-1到20ng mL-1)、

3、低的檢測限(3.4pg mL-1)、高的選擇性及良好的穩(wěn)定性。制得的納米生物探針和納米抗體具有很好的普適性，在生物分析中具有廣闊的應用前景。
　　2.定向光電化學免疫傳感界面的構建及中性粒細胞明膠酶脂質運載蛋白的靈敏檢測利用四氨基鈷酞菁(CoPc)敏化的TiO2納米粒子修飾電極，將鏈酶親和素(SA)固定于該復合電極表面。納米抗體的C端位于抗原識別區(qū)域的對位且不含有識別區(qū)域，對C端的功能修飾不會影響抗體的識別能力。將C端修飾有生物素

4、的納米抗體定向的固定在SA覆蓋的復合電極表面，實現(xiàn)納米抗體在電極表面的定向組裝，并使抗體的識別位點暴露在敏感界面前端，從而具有更高的生物識別效率，構建高結合能力、高靈敏的免疫傳感界面。CoPc敏化TiO2納米粒子修飾電極表現(xiàn)出良好的光電響應，CoPc與TiO2之間構建了一個理想的“stepwiseband-edge structure”，有效地抑制了光激發(fā)后TiO2電子與空穴的復合，使電子快速的傳遞給電極。供電子體抗壞血酸的引入可捕獲光

5、電過程中所產生的空穴進一步提高所產生的光電流?；谠摬呗运苽涞闹行粤＜毎髂z酶脂質運載蛋白(NGAL)光電化學傳感器與傳統(tǒng)抗體隨機固定的方法相比具有較寬的線性范圍（1pg mL-1到500ng mL-1）、低的檢測限(0.6pg mL-1)、高的選擇性及良好的穩(wěn)定性。同時，所使用的納米抗體具有良好的熱穩(wěn)定性，有利于苛刻條件的檢測應用。該方法可推廣到其他的疾病標志物檢測，具有潛在的臨床應用價值。
　　3.基于納米抗體的載脂蛋白B-

6、100阻抗免疫傳感器構建利用聚乙烯亞胺(PEI)作為還原劑一步法制得PEI功能化的石墨烯片(PEI-RGO)，并將其固定在玻碳電極表面，進一步通過共價連接將鏈酶親和素(SA)固定在石墨烯表面，利用生物素化的功能納米抗體與SA的親和作用將載脂蛋白B-100(ApoB-100)納米抗體固定在電極表面，構建生物ApoB-100電化學傳感器，通過電化學阻抗體法(EIS)免標記檢測ApoB-100。石墨烯具有優(yōu)異的生物相容性、導電性和大的比表面積

7、，可增大生物分子負載量，提高生物傳感器靈敏度，減少傳感器的響應時間，對目標ApoB-100檢測的線性范圍為0.05ng mL-1到5ng mL-1，檢測限為0.03ng mL-1。該方法為生物分析和臨床醫(yī)學提供了一個簡便、靈敏度高且特異性好的檢測平臺。
　　4.熒光染料摻雜二氧化硅納米粒子的制備及其細胞識別、細胞成像、胞內microRNA檢測利用疊氮修飾的硅烷化試劑與炔基化修飾香豆素熒光染料進行點擊反應，得到香豆素耦合的硅烷化試劑

8、，并利用反相微乳法共水解得到香豆素摻雜的二氧化硅納米粒子(FSiNPs)，進一步，將AS1411適配體與分子信標(MB)共同修飾在FSiNPs表面得到納米生物探針(FSiNPs-AS/MB)，并用于特異性地細胞識別、示蹤及microRNA(miRNA)的細胞內成像。所制備的FSiNPs具有均一的尺寸，良好的光穩(wěn)定性及生物相容性。AS1411適配體與癌細胞表面過表達的核仁素具有很高的結合力，因此FSiNPs-AS/MB可以有效地特異性識別

9、癌細胞進行細胞轉染，同時可以原位地識別細胞內的miRNA。以MCF-7細胞中的miRNA-21作為模型，證明該納米復合材料不僅可以特異性識別MCF-7細胞，同時可以完成對細胞示蹤及miRNA的原位檢測。該多功能納米探針系統(tǒng)作為高靈敏的發(fā)光非病毒載體，在生物醫(yī)學和臨床總具有廣闊的應用前景。
　　5.Theranostics納米探針構建及其細胞特異性識別、成像、microRNA-21檢測及功能抑制應用構建細胞特異性theranosti

10、cs納米探針，以實現(xiàn)腫瘤細胞的特異性識別、轉染、細胞示蹤、對細胞內microRNA-21（miRNA-21）的可視化檢測及功能抑制，進而抑制腫瘤細胞生長。通過在Ru(bpy)32+摻雜的二氧化硅(FS)納米粒子表面結合AS1411適配體與miRNA-21的分子信標（anti-miR-21-MB）制備得到納米探針(FS-AS/MB)。FS納米粒子通過一鍋兩步連續(xù)反相微乳法制備。所制備的FS納米粒子具有均一的尺寸、良好的膠體穩(wěn)定性、較低的毒