基于核酸适配体或碳量子点的抗生素光学检测方法研究

作     者：王如如 

作者单位：鲁东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张升晓;徐慧;马千里

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：荧光传感器 抗生素 碳量子点 纳米材料 DNA 

摘      要：抗生素滥用已经造成环境污染、危害了动物和人类的健康,而且抗生素不易被分解,所以必须高度重视寻找更精确、实时、现场和灵敏的方法,并用来测定实验样本中的抗生素。基于荧光策略的生物传感器,因其良好的化学选择性、特异性和敏感度而被广泛用作抗生素检测。本文采用基于羧基四甲基罗丹明(TAMRA)、6-羧基荧光素(FAM)、花青5(Cy5)标记的特异性核酸适配体,免标记核酸适配体(Apt-DNA),以乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)为原料制备的CDs传感器分别作为荧光探针作为抗生素检测,主要研究工作如下:(1)探究以纳米材料为猝灭剂基于核酸适配体的多种抗生素同时检测的荧光传感器,选择了TaNi S、二硫化钼(Mo S)和金纳米粒子(Au NPs)三种纳米材料分别进行实验结果分析。选择荧光素标记的单链DNA(ss DNA)作为发射光源,TAMRA、FAM、Cy5荧光素具有不同的激发和发射波长,实现不同抗生素的同时检测。标记DNA通过范德华力吸附到纳米材料表面,基于FRET机理猝灭标记DNA的荧光。加入抗生素与标记DNA特异性结合,由于抗生素与标记DNA之间的强亲和力使ss DNA脱离纳米材料表面,反应体系恢复荧光。通过加入抗生素前后荧光强度的变化,实现了抗生素的检测。(2)基于免标记核酸适配体的传感器用于实现卡那霉素(KAN)的检测。通过KAN适体(Apt-DNA)基于碱基作用力与带有互补碱基的DNA(Pri-DNA)形成双链ds DNA,并加入荧光染料SYBR Green(SG),呈现分散状态的SG可负载在ds DNA上,体系检测出强荧光强度。加入KAN,由于Apt-DNA的高亲和力与KAN特异性结合,ds DNA变为ss DNA,Pri-DNA成游离状态,SG染料脱离DNA导致荧光强度降低。在最优实验条件下,在范围为0-500 n M得到良好的关系及检出限为4.23 n M(S/N=3),且进行了选择性研究,通过结果分析该传感器可以满足实际样品检测KAN的需求。(3)以EDTA-2Na为原料,一步水热法合成具有良好水溶性的N掺杂CDs。利用CDs的荧光特性和环丙沙星(CIP)固有荧光性质构建了同时检测甲硝唑(MTR)和CIP的荧光传感器。MTR基于内滤效应(IFE)可以显著降低CDs的荧光强度以实现MTR在实际样品中的检测;参考CDs发射峰位置,CIP利用自身荧光实现了CIP的灵敏检测并成功应用在实际样品中。基于以上两种荧光实现了MTR和CIP的同时检测,在296 nm处的荧光强度与MTR浓度(0-80μM)之间呈负相关,线性方程可表示为F(a.u.)=(-28.44±1.58)C(μM)+(3441.48±23.31),R=0.985,检出限为0.21μM;410 nm处荧光强度与CIP浓度(0.05μM-0.5μM)之间成正比,线性方程为F(a.u.)=15138.48±519.98 C(μM)+(405.99±60.68),R=0.995,检出限为5.67 n M。该方法可用于实际样品中MTR和CIP的同时检测。