基于共振光散射和熒光技術(shù)構(gòu)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(jìn)凝血，同時在炎癥調(diào)節(jié)、血管生成、組織修復(fù)和腫瘤生物學(xué)中發(fā)揮著重要作用，可以作為相關(guān)疾病診斷的生物標(biāo)識物。凝血酶是凝血機制的重要衡量指標(biāo)，也是一些疾病診斷的生物標(biāo)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(diào)控作用的核苷酸，由內(nèi)源性短發(fā)夾轉(zhuǎn)錄而來，一般認(rèn)為其主要功能是對mRNA以及其他RNA進(jìn)行反義調(diào)控。通常情況下， miRN A通過堿基互補配對與目標(biāo)mRN A結(jié)合，來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后蛋白質(zhì)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(dá)有關(guān)。因此，有效的定量檢測miRN A對生物醫(yī)學(xué)研究，早期臨床診斷，疾病發(fā)病機制的研究和治療干預(yù)都具有重要意義。
　　焦磷酸根（PP i）是生命過程的基本物質(zhì)

3、，在生物系統(tǒng)中，PP i是由許多生化反應(yīng)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(diào)控異常有關(guān)。
　　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(shù)，檢測這些對人體健康有重要意義的物質(zhì)。
　　本論文工作包括三個部分：
　　

4、1、基于共振光散射技術(shù)構(gòu)建可重復(fù)使用的凝血酶傳感器
　　我們提出了一個可重復(fù)使用的、敏感的和特異的方法構(gòu)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(biāo)記的凝血酶適配體結(jié)合。納米粒子-適配體復(fù)合材料能分散在水介質(zhì)中。當(dāng)凝血酶加入，在磁性納米粒子的表面會形成夾層結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)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(guān)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(gòu)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(fù)使用6次。此外，我們也將所提出的生物傳感器成功地應(yīng)用于人類血漿中的凝血酶檢測中。
　　2、基于磁性納米材料構(gòu)建miRNA傳感器
　　此工作是借助共振光散射技術(shù)，基于

6、具有良好超順磁性的三氧化二鐵納米材料構(gòu)建檢測癌細(xì)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(jié)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(jié)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(gòu)建焦磷酸根傳感器
　　我們提出了一種新穎的熒光開-關(guān)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(tuán)間能夠發(fā)生配位反應(yīng)，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(dāng)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