基于生物活性磁珠的超灵敏电化学发光传感平台用于氧代谢监测

作     者：沈一 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：屠一锋

授予年度：2022年

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：电化学发光 活性氧 Au@Fe3O4 NPs 生物活性磁珠 氧代谢 

摘      要：氧代谢是指在生命系统中,氧气在组织和细胞中如何传递、运输和消耗的一系列过程,活性氧(ROS)正是在这一过程中产生的。ROS在生命活动中扮演着双重角色,在正常的生理浓度范围内,ROS通过细胞内氧化还原信号传递来调节免疫应答、代谢、细胞分化等对机体生理活动密切相关的行为。ROS浓度过高则会对蛋白质、脂质、核酸和组织等造成损伤,进而导致其稳定性和功能的改变。因此,准确、便捷地监测生物体中的ROS对进一步研究生命系统的氧代谢过程具有重要意义。本研究开发了一种新型的超灵敏电化学发光(ECL)传感平台。该方法首次采用α-酮戊二酸(α-KG)作为还原剂,将AuNPs原位还原至四氧化三铁纳米粒子(Fe3O4 NPs)表面,得到磁性纳米复合材料Au@Fe3O4 NPs,随后通过共价键组装电活性蛋白(血红蛋白(Hb)或细胞色素C(Cyt C))得到生物活性磁珠(BMB)。利用外置磁场的ITO电极(ITO-Mag)通过磁性吸附的方式将BMB组装到电极表面,以鲁米诺为发光试剂,实现基于BMB的超灵敏电化学发光传感平台的制备。以H2O2作为ROS代表性指标,用循环伏安法(CV),通过电活性蛋白与电极间的直接电子转移(DET)以及对ROS的催化作用,对应ROS检出限分别为 6.2μM(Hb 平台)和 0.6μM(Cyt C 平台)。以 ECL 方式,由于 Au@Fe3O4 NPs对鲁米诺ECL的增敏作用更有效地促进了平台对ROS的检测能力,在Au@Fe3O4 NPs和电活性蛋白的同时作用下,赋予了该平台超灵敏的ROS检测能力,LOD分别为7.7 nM(Hb平台)和2.0 nM(Cyt C平台)。用上述平台对小鼠心肌组织释放的ROS进行了测定,验证了该平台的可行性和实用性。