基于纳米介孔二氧化硅可控制系统电致化学发光检测生物分子

作     者：王爱国 

作者单位：青岛科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨晓燕

授予年度：2011年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：纳米介孔二氧化硅 磁性 适体 凝血酶 吲哚-3-羧酸 电致化学发光 

摘      要：纳米介孔二氧化硅具有孔径分布均匀且窄,较高的比表面积,较高的孔隙率,表面富含活性羟基,可以在孔内和孔外实现多种多样的官能团化,以及可以任意调节二氧化硅粒子的形貌和良好的生物兼容性等特点,在药物可控释放方面有着广泛的应用前景。本文以纳米介孔硅为主体,电致化学发光底物为客体负载于介孔硅孔道,生物适体分子为“孔帽结合在介孔硅孔口,利用适体-蛋白质分子之间的特异性识别,采用与适体分子相对应的蛋白质分子为外界生物刺激条件,建立了两种新型的可控制释放系统。并对有机小分子吲哚羧酸的电致化学发光性质进行了初步探讨。主要内容包括: 1.基于适体分子为“孔帽的纳米介孔二氧化硅可控制释放系统的研究 以1,3,5-三甲苯为扩孔剂,采用嫁接法合成了尺寸均匀、高容量、表面官能团化的纳米介孔二氧化硅球。选用两条碱基序列不同的短链DNA为联结剂固定于介孔硅孔口,采用适体DNA与联结剂形成的双螺旋结构构成“孔帽,将客体分子Ru（bpy）32+负载于介孔孔道内,然后加入蛋白质分子凝血酶,由于适体-蛋白质分子的特异性识别,导致适体与其互补链形成的DNA双链解旋,“孔帽移走,实现了对蛋白质分子凝血酶生物响应的可控制释放客体分子,以此系统为基础建立了电致化学发光免标记性检测凝血酶的新方法。此方法测定凝血酶的线性范围为5.0×10?16 mol/L - 8.0×10?14 mol/L,检测限为4.0×10-16 mol/L。该方法具有较高的灵敏度,良好的特异性识别能力,检测过程中基本不受其他蛋白质的干扰。 2.基于适体分子为“孔帽的磁性纳米介孔硅可控制释放系统的研究 采用化学共沉淀法制备了Fe3O4磁性纳米粒子,并以磁性Fe3O4纳米粒子为核,介孔硅为壳制备了表面官能团化的磁性纳米介孔二氧化硅球。利用适体DNA的磷酸基团与磁性介孔硅表面的氨基之间的静电作用,将适体DNA静电吸附在介孔表面以形成“孔帽,加入蛋白质分子凝血酶后,由于适体-蛋白质分子的特异性识别,导致适体分子的构型发生转变,由任意伸展的状态转变为四面体构型,从介孔表面脱离,使孔道内的客体分子释放出来,构建了以蛋白质分子凝血酶生物刺激响应的磁性介孔硅可控制释放系统。以此系统为基础,建立了一种简单易操作的电致化学发光免标记检测凝血酶的新方法。此方法检测凝血酶的线性范围为6.0×10-13 mol/L - 1.0×10-9 mol/L,对2.0×10-12 mol/L平行测定7次的相对标准偏差为4.9 %。结果表明此方法具有很好的检测灵敏度,特异性,和选择性。 3.吲哚-3-羧酸电致化学发光性质的初步研究 本文对有机小分子吲哚-3-羧酸的电致化学发光行为进行了初步探讨。结果表明,吲哚-3-羧酸在0.5 mol/L Bu4NFP6的乙腈溶液中,扫描电位为-2.0-2.0 V,扫速为0.2 V/s时其电致化学发光较强;在乙腈:水（4:6,体积比）的混合溶液中,2.0 mol/L KCl,0.05 mol/L K2S2O8的电致化学发光行为比较强且重现性好,工作电极表面能够形成一层金黄色导电层,扫描电镜显示可以该导电层是不连续的球形聚合物。