基于共振光散射和熒光技術構建納米傳感器的研究.pdf

1、凝血酶是一種絲氨酸蛋白酶，在凝血系統(tǒng)中具有促凝和抗凝雙重功能。凝血酶由凝血酶原活化生成，并催化可溶的纖維蛋白原生成鏈狀的不可溶的纖維蛋白，從而促進凝血，同時在炎癥調節(jié)、血管生成、組織修復和腫瘤生物學中發(fā)揮著重要作用，可以作為相關疾病診斷的生物標識物。凝血酶是凝血機制的重要衡量指標，也是一些疾病診斷的生物標識物。因此，對凝血酶的檢測在臨床疾病的早期診斷、療效的監(jiān)測和評估中都具有重要意義。
　　miRN A是一種含有22個左右堿基，具

2、有調控作用的核苷酸，由內源性短發(fā)夾轉錄而來，一般認為其主要功能是對mRNA以及其他RNA進行反義調控。通常情況下， miRN A通過堿基互補配對與目標mRN A結合，來調節(jié)轉錄后蛋白質的合成。大量的研究顯示，很多疾病，如人類癌癥，心血管疾病和病毒感染都直接與miRN A的表達有關。因此，有效的定量檢測miRN A對生物醫(yī)學研究，早期臨床診斷，疾病發(fā)病機制的研究和治療干預都具有重要意義。
　　焦磷酸根（PP i）是生命過程的基本物質

3、，在生物系統(tǒng)中，PP i是由許多生化反應所產(chǎn)生的，如ATP水解，DNA和RNA聚合形成的環(huán)磷酸腺苷酶腺苷酸環(huán)化酶的聚合，和酶促脂肪酸的活化形成它們的輔酶 A酯。許多病理性疾病，如家族性軟骨鈣化，都與無機磷酸根離子的運輸和調控異常有關。
　　因此，凝血酶、miRN A、焦磷酸根早已成為最受注目的一類待測物。本論文就是利用納米材料，基于共振光散射技術，檢測這些對人體健康有重要意義的物質。
　　本論文工作包括三個部分：
　　

4、1、基于共振光散射技術構建可重復使用的凝血酶傳感器
　　我們提出了一個可重復使用的、敏感的和特異的方法構建生物傳感器來檢測人凝血酶。此生物傳感器是基于共振光散射（RLS），并利用磁性納米顆粒（MNPs）為RLS探針。磁性納米粒子表面修飾了鏈霉親和素，能與生物素標記的凝血酶適配體結合。納米粒子-適配體復合材料能分散在水介質中。當凝血酶加入，在磁性納米粒子的表面會形成夾層結構，從而導致MNPs聚集，RLS信號增強，并且在60 pM-6

5、.0 nM的檢測限范圍，RLS增量和凝血酶濃度之間呈線性關系，檢測限為3.51 pM(3.29 SB/m，根據(jù)IUPAC近期推薦）。通過加熱破壞核酸適配體的G-四鏈體構象，釋放出凝血酶，并通過施加外部磁場捕獲MNPs，如此適配體又會重新釋放和回收，從而可以至少重復使用6次。此外，我們也將所提出的生物傳感器成功地應用于人類血漿中的凝血酶檢測中。
　　2、基于磁性納米材料構建miRNA傳感器
　　此工作是借助共振光散射技術，基于

6、具有良好超順磁性的三氧化二鐵納米材料構建檢測癌細胞中miRN A的生物傳感器。采用鏈霉親和素修飾的磁性納米材料為增強探針，利用鏈霉親和素和生物素特異性結合的原理，將與miRN A序列部分互補的脫氧核糖核酸鏈修飾在磁性納米顆粒上面。miRN A與傳感器上的DN A探針通過堿基互補配對高度特異性結合所形成穩(wěn)定的配位化合物，使得 MNPs聚集產(chǎn)生更高的 RLS信號，從而對miRNA定量檢測。該方法的線性范圍在3 pM-300 pM之間，且選擇

7、性好，能夠區(qū)分一個堿基錯配的miRN A，在miR N A的早期臨床檢測和生物研究方面有重要意義。
　　3、基于碳量子點熒光體系構建焦磷酸根傳感器
　　我們提出了一種新穎的熒光開-關體系選擇性檢測水溶液中焦磷酸根（PPi）。由于金屬離子與碳量子點表面上的羧基基團間能夠發(fā)生配位反應，所以碳量子點的熒光可以被一些過渡金屬離子如Cu2+、Ni2+、Mn2+和Co2+猝滅。當將PPi加入到碳量子點-金屬離子體系后，碳量子點的熒光就會