分子印跡與納米修飾技術(shù)在生物、藥物分子識(shí)別與檢測(cè)中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、本論文在修飾電極技術(shù)和分子印跡技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用新型的納米復(fù)合材料，對(duì)某些生物小分子、蛋白大分子和藥物分子的識(shí)別與檢測(cè)進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。論文分兩個(gè)部分展開(kāi)，一部分通過(guò)修飾電極對(duì)生物和藥物小分子進(jìn)行分析檢測(cè);另一部分通過(guò)合成分子印跡材料對(duì)蛋白質(zhì)大分子進(jìn)行識(shí)別。
　　生物體液中抗壞血酸、多巴胺、尿酸和色氨酸等生物小分子常常共存?？箟难嵊纸芯S生素C，具有抗氧化的作用，可以預(yù)防和治療感冒、感染、精神病、敗血癥、癌癥和艾滋病等。多巴胺

2、含量不足易引發(fā)精神分裂癥和帕金森氏癥等精神疾病。尿酸不足易引發(fā)通風(fēng)，高尿酸血癥和萊施.奈恩二氏癥等疾病。色氨酸是一種重要的氨基酸，作為營(yíng)養(yǎng)劑，在維持人的體重和生長(zhǎng)方面具有重要作用，而且色氨酸代謝不正常時(shí)還可能引起精神分裂癥。普萘洛爾又叫心得安，是一種β受體阻斷劑，可治療心律失常、心絞痛、高血壓等。因此，發(fā)展簡(jiǎn)單有效的方法來(lái)測(cè)定它們的含量具有非常重要的生物以及臨床意義。由于電化學(xué)方法具有簡(jiǎn)單、靈敏、快速和成本低的優(yōu)點(diǎn)受到了人們的關(guān)注。但是

3、待測(cè)小分子在常規(guī)電極上往往具有很相近的氧化電位且其氧化產(chǎn)物會(huì)帶來(lái)污染效應(yīng)，選擇性和重現(xiàn)性很差。因此我們采用新型納米復(fù)合材料修飾電極，能夠避免相互之間的干擾，且提高了響應(yīng)信號(hào)和檢測(cè)靈敏度，具有非常重要的理論和實(shí)際意義。
　　論文的后半部分在分子印跡的基礎(chǔ)上針對(duì)生物大分子的識(shí)別進(jìn)行了探討。生物大分子是構(gòu)成生命的基礎(chǔ)物質(zhì)，它們?cè)隗w內(nèi)的運(yùn)動(dòng)和變化體現(xiàn)著重要的生命功能，所以對(duì)生物大分子的識(shí)別具有重要的生命意義。分子印跡技術(shù)是模擬自然界所存在

4、的分子識(shí)別作用，如酶與底物、抗體與抗原等，以目標(biāo)分子為模板合成具有特殊分子識(shí)別功能的印跡高分子聚合物的一種技術(shù)。傳統(tǒng)方法制備的分子印跡材料外形不規(guī)則，粒徑分布不均勻，且印跡位點(diǎn)很多都包埋在材料中，增加了傳質(zhì)阻力，從而使分子印跡技術(shù)的應(yīng)用受到限制。表面分子印跡技術(shù)使得印跡位點(diǎn)位于材料的表面，材料顆粒均勻，更利于此技術(shù)在生物大分子方面的應(yīng)用。
　　論文的具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　第一章闡述了該課題的理論和實(shí)際意義。對(duì)新型納

5、米材料、化學(xué)修飾電極和分子印跡技術(shù)的基本原理、研究現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景做了詳細(xì)的概述，闡述了生物分子和藥物分子的研究意義，在此基礎(chǔ)上提出了本論文的研究設(shè)想，即利用新型的納米復(fù)合材料結(jié)合電化學(xué)方法和分子印跡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物和藥物分子的識(shí)別與檢測(cè)。
　　第二章鹽酸普萘洛爾分子印跡電化學(xué)傳感器的制備與研究:以鹽酸普萘洛爾為目標(biāo)模板分子，以多巴胺作為單體，通過(guò)電聚合的方法，在多壁碳納米管修飾的玻碳電極表面制備了對(duì)目標(biāo)分子有特異響應(yīng)的分

6、子印跡電化學(xué)傳感器。利用掃描電子顯微鏡、循環(huán)伏安法和差示脈沖伏安法等對(duì)該傳感器的表面形貌及性能進(jìn)行了表征，并且優(yōu)化了檢測(cè)條件，研究了印跡傳感器對(duì)模板分子及其結(jié)構(gòu)類似物的選擇性響應(yīng)。結(jié)果表明，該傳感器具有較好的選擇性響應(yīng)，而且碳納米管的存在大大提高了該傳感器的靈敏度。鹽酸普萘洛爾的濃度在0.20μmol/L～100μmol/L范圍內(nèi)與峰電流呈良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為2.53×10-8 mol/L(S/N=3)。同時(shí)，該傳感器還具有良好的穩(wěn)

7、定性和重現(xiàn)性。將這種方法應(yīng)用于藥片中鹽酸普萘洛爾含量的測(cè)定，回收率為97.3～104.0％，通過(guò)與中國(guó)藥典推薦的UV方法相比較，證實(shí)本方法是可信的。
　　第三章磁性蛋白質(zhì)分子印跡聚合物的制備與應(yīng)用:合成了BSA的磁性分子印跡聚合微球，對(duì)比了未包裹硅烷的磁球與包裹硅烷的磁球在分子印跡方面的不同。未包裹硅烷的磁球很難在表面印跡聚合，得到的是裸露磁球，在酸洗脫過(guò)程中也容易溶解。將四氧化三鐵表面包覆硅烷后，既便于形成分子印跡聚合微球，又比

8、較穩(wěn)定，不會(huì)被洗脫劑溶解。這種分子印跡磁性微球既便于分離，又對(duì)目標(biāo)蛋白具有一定的識(shí)別能力，在競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)中對(duì)模板蛋白質(zhì)的吸附明顯優(yōu)于非模板分子。
　　第四章利用微流控芯片技術(shù)與分子印跡技術(shù)相結(jié)合，對(duì)蛋白分子識(shí)別與檢測(cè)做了初步探索。實(shí)驗(yàn)思路如下:在芯片通道內(nèi)制備分子印跡膜，用辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的蛋白分子占據(jù)識(shí)別位點(diǎn)，當(dāng)溶液中有目標(biāo)分子時(shí)，將替換固定在通道內(nèi)的酶標(biāo)記的分子，通過(guò)酶催化底物產(chǎn)生的電化學(xué)信號(hào)反映目標(biāo)蛋白的量。
　　第五章

9、多壁碳納米管復(fù)合石墨烯用于抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)和色氨酸(TRP)的同時(shí)檢測(cè)研究:首先以分子篩MCM-22作為催化劑和模板，合成石墨烯(TGS)，相對(duì)于化學(xué)還原法合成的石墨烯(RGS)，模板法合成的石墨烯具有更大的比表面積和更強(qiáng)的導(dǎo)電性。多壁碳納米管與石墨烯在超聲條件下通過(guò)Π-Π堆積形成MWNTs/TGS復(fù)合物，此復(fù)合物修飾的玻碳電極可以同時(shí)檢測(cè)AA、DA、UA和TRP。相比于MWNTs、TGS和MWNTs/RG

10、S修飾的玻碳電極，MWNTs/TGS顯示了更高的催化活性和更好的選擇性。掃描電子顯微鏡、循環(huán)伏安法和差示脈沖伏安法等對(duì)該修飾電極的表面形貌及電化學(xué)性能進(jìn)行了表征，并且優(yōu)化了檢測(cè)條件。在最佳條件下，同時(shí)檢測(cè)AA、DA、UA和TRP的線性范圍分別為0.1 mM～6 mM，0.3μmol/L～10μmol/L，5μmol/L～100μmol/L和0.3 mmol/L～1 mmol/L,5μmol/L～30μmol/L和60μmol/L～500

11、μmol/L,檢測(cè)限分別是18.28μmol/L，0.06μmol/L，0.93μmol/L，0.87μmol/L(S/N=3)。該修飾電極具有很好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，抗干擾能力也比較強(qiáng)。
　　第六章在玻碳電極表面通過(guò)修飾MnO2/GS/MWCNT復(fù)合材料成功構(gòu)建了過(guò)氧化氫傳感器，在無(wú)酶條件下，對(duì)過(guò)氧化氫具有較高的電催化活性。復(fù)合材料的優(yōu)良性能有望應(yīng)用于其他化學(xué)或生物檢測(cè)中。
　　第七章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，客觀地評(píng)價(jià)了所取得的研