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作者：覃英凤广西师范大学

学位级别：硕士

光学生物传感技术具有分析时间短、选择性好、操作简单和灵敏度高等优点,已广泛用于核酸、蛋白质、生物活性小分子、病毒等的分析检测,在生化分析领域表现出了广阔的应用前景。纳米材料具有独特的光学和电化学性质,为分析化学的发展开... 详细信息

光学生物传感技术具有分析时间短、选择性好、操作简单和灵敏度高等优点,已广泛用于核酸、蛋白质、生物活性小分子、病毒等的分析检测,在生化分析领域表现出了广阔的应用前景。纳米材料具有独特的光学和电化学性质,为分析化学的发展开拓了新领域。将纳米材料应用于光学生物传感分析为构建新的生物传感体系提供了新的思路。微流控芯片电泳是目前最重要的分离分析方法之一,具有样品消耗量少、分析时间短、分离效率高、易实现高通量分析等特点,目前已经广泛应用于生物化学、环境科学、临床医学等众多领域。激光诱导荧光检测是最灵敏的光学检测技术之一,在微流控芯片技术中具有很大的应用潜力。核酸信号放大技术能够显著提高分析的灵敏度,将核酸信号放大技术运用到微流控芯片电泳分析,可显著提高微流控芯片电泳分析方法的灵敏度,改善体系的分析性能。本论文基于光学生物传感技术和纳米材料的荧光猝灭作用以及微流控芯片电泳-激光诱导荧光检测和核酸信号放大作用,构建了四种检测抗肿瘤药物和蛋白质的新方法,并将其分别应用于博来霉素(BLM)、S1核酸酶以及γ-干扰素(IFN-γ)的分析。具体内容如下:1.基于二硫化钨纳米片(WS2)对不同长度的单链DNA(ssDNA)吸附作用的差异性和对荧光物质的荧光猝灭性质,发展了一种荧光传感平台用于简单、快速和高灵敏检测BLM和酶活性。酶活性的检测以S1核酸酶(对单链高特异性的一种酶)为模型分析物。荧光素(FAM)标记的ssDNA的荧光能被WS2纳米片猝灭,但在BLM·Fe(Ⅱ)复合物或S1核酸酶存在时,FAM标记的ssDNA会发生不可逆的裂解或酶切成短的FAM标记的ssDNA,从而使得荧光恢复。该方法对BLM和S1核酸酶的检测有着宽的线性范围和高的灵敏度,BLM的检测限为3.0×10-10(mol/L,S1核酸酶的检测限为0.01 U/mL。同时,该方法在复杂生物样品中也展示出良好的选择性,在生物医学分析和诊断领域有着潜在的应用。2.基于BLM增强Fe(Ⅱ)-ABTS-H202反应,建立了一种均相免标记的比色传感新方法用于BLM的检测。Fe(Ⅱ)能通过芬顿反应催化H2O2-ABTS反应,BLM与Fe(Ⅱ)在有氧的条件下形成BLM-Fe(Ⅱ).复合物,该复合物显示出比Fe(Ⅱ)更高的催化能力,因此,可以通过Fe(Ⅱ)-ABTS-H2O2反应体系的颜色变化,使用目视法或吸光光度法对BLM进行检测。样品溶液在419nm处的吸光度值与BLM的浓度在2.5×10-8 mol/L～1.0×10-6mol/L范围内存在良好的线性关系,BLM的检测限(3σ,σ=S0/S,S0为空白溶液多次测量的标准偏差;S为标准曲线的斜率)为1.6×10-8 mol/L。该方法应用于人血清中BLM的测定,得到了满意的结果。3.基于微流控芯片电泳-激光诱导荧光检测平台建立了高灵敏检测S1核酸酶及其抑制剂分析的的新方法。具有特异性的S1核酸酶能够水解FAM标记的单链DNA(FAM-ssDNA),生成5’-FAM-单核苷酸片段和非常少量的二核苷酸片段。通过微流控芯片电泳将FAM-ssDNA和生成的5’-FAM-单核苷酸片段分离,通过激光诱导荧光检测分离物的荧光信号,并以5’-FAM-单核苷酸片段的荧光强度对S1酶进行定量。S1酶的浓度在0.002U/mL～0.2 U/mL范围内,与FAM-单核苷酸片段的荧光强度呈现良好的线性关系。以S/N=3计算,S1酶的检测限为0.0012 U/mL。选择焦磷酸钠作为抑制剂,考察其对S1酶活性的抑制效果。将该方法用于人血清样品加标回收分析,结果满意。4.基于T7核酸外切酶辅助信号放大,采用微流控芯片电泳技术结合激光诱导荧光检测,建立了一种简单、灵敏、高特异性的检测IFN-γ的新方法。在该方法中,将T7 E×o辅助信号放大、微流控芯片电泳分离和激光诱导荧光检测结合,实现了对IFN-γ的高灵敏检测。FAM标记的单核苷酸的峰高与IFN-γ的浓度在1.5×10-11 mol/L～2.5×10-9 mol/L范围内存在良好的线性关系,以S/N=3计算,IFN-γ的检测限为6.5×10-12 mol/L,将所建立的方法应用于人血浆中IFN-γ的测定,获得了满意的结果。此外,通过改变发夹探针的适体序列,很容易将本方法应用于其他生物活性分子的检测。基于该方法原理,通过设计不同长度的荧光标记探针,还可以实现单激发同时检测多种目标分子,从而大大扩展该方法的适用范围。

关键词：光学传感分析微流控芯片电泳博来霉素 S1核酸酶 γ-干扰素

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三聚氰胺分子印迹光子晶体水凝胶膜传感器的制备及应用

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色谱 2019年第3期37卷 287-292页

作者：刘哲涵张鑫梁阿新孙立权罗爱芹北京理工大学生命学院北京100081

该文将光子晶体与分子印迹技术结合,制备了分子印迹光子晶体水凝胶膜(MIPHs)作为光学传感器,用于样品中三聚氰胺的快速识别检测。以三聚氰胺为模板分子,通过垂直沉降自组装、填充聚合、去除模板3个步骤,制备得到了反蛋白石结构的三聚氰... 详细信息

该文将光子晶体与分子印迹技术结合,制备了分子印迹光子晶体水凝胶膜(MIPHs)作为光学传感器,用于样品中三聚氰胺的快速识别检测。以三聚氰胺为模板分子,通过垂直沉降自组装、填充聚合、去除模板3个步骤,制备得到了反蛋白石结构的三聚氰胺MIPHs。扫描电子显微镜的形貌表征表明,MIPHs具有高度有序的三维大孔结构。该MIPHs作为光学传感器可以将三聚氰胺的分子特异识别过程转换成光学信号,在对目标分析物分析时具有选择性高、响应快、灵敏度高的优点。此外,可以根据MIPHs的颜色变化利用图像软件分析或裸眼识别的方式实现目标分析物快速识别。实验结果表明,在最优条件下,三聚氰胺浓度为10^(-11)～10^(-6) mol/L时,MIPHs的布拉格衍射峰位移从563 nm红移到608 nm,而对三聚氰胺的结构类似物没有明显响应。

关键词：分子印迹光子晶体三聚氰胺光学传感分析

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基于碳氮和羟基氧化钴纳米材料光学检测抗坏血酸的新方法研究

基于碳氮和羟基氧化钴纳米材料光学检测抗坏血酸的新方法研究

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作者：蒋彩艳广西师范大学

学位级别：硕士

抗坏血酸(AA)也被称为维生素C,是人体许多生理生化过程中必不可少的微量元素。具有强抗氧化活性,能降低机体氧化应激能力、减小癌症和心血管疾病的发病的风险。此外,AA对胶原蛋白的形成和维持也起着重要的作用,还应用于预防和治疗感冒... 详细信息

抗坏血酸(AA)也被称为维生素C,是人体许多生理生化过程中必不可少的微量元素。具有强抗氧化活性,能降低机体氧化应激能力、减小癌症和心血管疾病的发病的风险。此外,AA对胶原蛋白的形成和维持也起着重要的作用,还应用于预防和治疗感冒、精神疾病、不孕症、癌症和艾滋病等疾病。研究表明,AA对人体中多巴胺的合成起着至关重要的作用,而且血清中AA的检测是坏血病诊断的重要途径之一。因此,建立一种简单、灵敏、快速、有效的分析方法用于检测AA对制药、食品和生物学研究领域十分重要。目前,常用于检测AA的分析方法,包括电化学法、高效液相色谱法、荧光法、比色法等都得到了广泛的应用。其中属光学生物传感最为简单、快速且有较好的灵敏度。近年来,随着纳米材料的不断发展,纳米材料表现出独特的光学特性,极大地推动了光学生物传感在医学诊断、食品药物分析、环境监测、生物成像等领域的应用。本文基于碳氮和羟基氧化钴纳米材料的光学性质和纳米模拟酶活性,结合光学传感技术构建了三种检测抗坏血酸的新型光学传感方法。具体内容如下:1.基于Luminol-HO-Co OOH纳米材料化学发光体系,用于HO和AA高灵敏性检测。Co OOH可催化氧化Luminol-HO体系发生化学发光,展现出良好的稳定性和催化活性。AA可有效地抑制化学发光。基于此构建了一种对HO和AA高效高灵敏的检测方法。在最优条件下,HO和AA的检测限分别为4.53 nmol/L和9.23 nmol/L,并成功应用于人血清样品中AA的测定。该方法具有制备简单、灵敏性和选择性高等优点,适用于环境、生物和医学等领域。2.基于CNNSs具有类似过氧化物酶的活性且能够催化氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)-过氧化氢(HO),构建了一个简单快速的比色传感方法用于HO和AA的灵敏分析。在HO存在时,CNNSs催化HO氧化TMB生成蓝色的ox TMB,同时,紫外吸光度增强。由于AA具有一定的还原性。在AA存在时,HO氧化TMB被抑制,使生成ox TMB量减少,同时发生明显的颜色变化。因此,构建一种通过吸光度值变化和目视法对HO和AA进行定量分析。在最佳条件下,HO和AA的检测限分别为1.02μmol/L和39.51 nmol/L,该方法已成功应用于人血清中AA水平的可视化检测。该传感器具有成本低、检测速度快和选择性好等特点。3.基于g-CN-Co OOH纳米片复合材料构筑荧光传感器,并用于高灵敏检测抗坏血酸(AA)。g-CN纳米片是一种具有高荧光量子产率的纳米材料,Co OOH通过一步法沉积到g-CN纳米片上,发生荧光共振能量转移(FRET),使g-CN荧光猝灭。在AA存在时,Co OOH被还原成Co,FRET减弱,使g-CN纳米片荧光恢复。据此建立了一种g-CN-Co OOH纳米片复合材料的荧光传感方法。在最佳条件下,AA在水溶液中的检出限达到0.142μmol/L。g-CN-Co OOH纳米材料毒性低,生物相容性好。因此,该g-CN-Co OOH纳米传感器可用于细胞内AA的检测和成像。该传感器具有灵敏度高、选择性好和荧光响应快等特点,在生物学和临床诊断领域具有潜在的应用价值。

关键词：抗坏血酸碳氮纳米材料羟基氧化钴纳米片光学传感分析

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