基于石墨烯量子点的“Signal-on”型荧光传感器的构建及其应用

作     者：刘宗恩 

作者单位：福建医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林丽清;翁少煌

授予年度：2016年

学科分类：100208[医学-临床检验诊断学] 081704[工学-应用化学] 1002[医学-临床医学] 07[理学] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 10[医学] 

主      题：Signal-on 荧光传感器 谷胱甘肽 二氧化锰 焦磷酸根 

摘      要：光化学传感器随光纤技术发展,成为当今前沿研究课题之一。其中荧光检测技术具有方便快捷、灵敏度高、选择性好,具备远程监测和时效性等优点,被广泛应用于各个领域。尤其以特殊功能分子开关型荧光传感器具有独特的吸引力。“Signal-on型荧光传感器具有受干扰小,选择性高,响应快,恢复性好等优点,具有良好的应用前景。本文设计合成三种“Signal-on型荧光传感器分别用于GSH和PPi的检测并尝试应用于细胞成像,取得令人满意的结果。为临床提供了新型的检测手段,有助于实现疾病的诊断。全文共分为三部分,分述如下:第一章构建基于GQDs-MnO纳米复合物的“Signal-on型荧光传感器用于谷胱甘肽的检测本章节设计了一种基于GQDs-MnO纳米复合物的“Signal-on型荧光传感器用于谷胱甘肽(Glutathione,GSH)检测。在GQDs-MnO纳米复合内部发生能量共振转移(FRET),GQDs的荧光可以被MnO淬灭。当加入GSH后,GSH将MnO氧化还原生成可溶性Mn2+,释放出原先吸附在MnO表面的GQDs,荧光恢复。在最优实验条件下,GSH的浓度可以在Tris–HCl缓冲液和血清中准确测定。测得GSH的线性范围为1-1000μM,检测限(Limit of Detection,LOD)为4.467×10-7M。另外,还原性谷胱甘肽冻干粉和还原性谷胱甘肽片剂可以用本方法准确测定。GQDs-MnO复合物在有希望应用于复杂体系中GSH测定和医药行业的质量控制。第二章构建基于N-S/GQDs的“Signal-on型荧光传感器用于细胞成像本章应用改进的石墨烯量子点(N-S/GQDs)吸附在纳米MnO上,发生能量共振转移,荧光淬灭,当加入还原剂GSH后,MnO被还原成可溶性Mn2+,NS/GQDs荧光恢复,其恢复的程度与GSH的浓度呈正相关,在最优的实验条件下,GSH在5-1200μM范围内呈现良好的线性关系。利用N-S/GQDs具有良好的生物相容性和高量子产率等优点尝试进行细胞成像,取得令人满意的结果。第三章构建基于N-S/GQDs的“Switch-on型荧光传感器对Fe和焦磷酸根的检测及其应用本章节设计合成由柠檬酸和GSH热解后透析而成的氮-硫掺杂的石墨烯量子点(N-S/GQDs)。制备得到的N-S/GQDs发蓝色荧光,具有高的量子产率(36.3%)。Fe吸附在N-S/GQDs表面与N、S元素发生配位作用,使得NS/GQDs发生荧光淬灭,其淬灭的程度与Fe的浓度呈正相关,可以用于Fe的检测。随后加入焦磷酸根(Pyrophosphate ions,PPi)由于PPi和Fe具有更强的配位作用,可以被Fe淬灭的N-S/GQDs荧光恢复。荧光恢复的程度与PPi的浓度呈正相关,因此可以用于PPi的检测。在最优的实验条件下,可以测得PPi的线性范围为1-1000μM,检测限(LOD)为8.13×10-7M。并且可以用于与细胞成像。另外,本法在检测关节液中PPi时展现出高选择性、灵敏性和准确性,这表明在关节疾病的准确临床诊断具有应用潜力。