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作者：苏旭昌杭州电子科技大学

学位级别：硕士

单分子技术,例如电子隧穿和原子力显微镜等,在蛋白质测序中引起了越来越多的兴趣。然而,目前的单分子纳米技术仍然受到难以克服的各种热噪声的影响,这很大程度地降低了单分子测序的信噪比和准确度。因此,在进行高精度的单分子技术测序之... 详细信息

单分子技术,例如电子隧穿和原子力显微镜等,在蛋白质测序中引起了越来越多的兴趣。然而,目前的单分子纳米技术仍然受到难以克服的各种热噪声的影响,这很大程度地降低了单分子测序的信噪比和准确度。因此,在进行高精度的单分子技术测序之前,将蛋白质样品精炼和稳定到“合适的模式”至关重要。在这里,我们的研究表明,硼石墨烯(BC)和氮化石墨烯(CN)组成的具有三明治夹层结构的BC/CN/BC平面异质结构能够有效拉伸和限制三种代表性的本征无序蛋白质(IDPs),包括淀粉样蛋白-β(Aβ)、聚谷氨酰胺(polyQ)和α-突触核蛋白(α-Syn)。我们的分子动力学模拟表明,蛋白质分子与CN条带的相互作用比与BC条带的相互作用更强,这导致它们沿异质结构的中心CN条带被捕获、拉伸和限制。IDPs构象的波动在被拉伸后大大减少。我们的这种设计或许可以作为单分子蛋白质分析的平台,帮助降低分析时的热噪声,从而提升分析的精确度。

关键词：分子动力学模拟硼化石墨烯氮化石墨烯平面异质结构蛋白质拉伸和限制

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氮化石墨烯对高温高频压电陶瓷材料性能的影响

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兵器材料科学与工程 2016年第6期39卷 66-69页

作者：秦连铭王香丽河南职业技术学院河南郑州450046

在PbTiO_3高温高频压电陶瓷材料中添加不同含量的氮化石墨烯,并进行物相组成、显微形貌和压电性能的测试与分析。结果表明:氮化石墨烯的添加,有利于提高机电耦合系数、机械品质因数、压电常数d33和居里温度,降低介电常数;随氮化石墨烯... 详细信息

在PbTiO_3高温高频压电陶瓷材料中添加不同含量的氮化石墨烯,并进行物相组成、显微形貌和压电性能的测试与分析。结果表明:氮化石墨烯的添加,有利于提高机电耦合系数、机械品质因数、压电常数d33和居里温度,降低介电常数;随氮化石墨烯含量的增加,材料的机电耦合系数、机械品质因数、压电常数d33和居里温度均先增大后减小,介电常数先减小后增大;PbTiO_3压电陶瓷的氮化石墨烯质量分数优选为2.5%,其机电耦合系数、机械品质因数、压电常数d33和居里温度分别较未添加氮化石墨烯材料提高58%、36%、55%、11%,介电常数则减小22%。

关键词：高温高频压电陶瓷材料氮化石墨烯机械耦合系数压电常数居里温度

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新型二维氮化石墨烯材料高选择性富集糖肽

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分析化学 2021年第9期49卷 1555-1562页

作者：李娟李艳华大连医科大学附属第二医院

糖蛋白的分离和鉴定对研究其生物功能、筛选生物标记物和研发新型生物药等具有重要的意义。由于生物样品成分复杂多样,以及糖蛋白较低的丰度,使得糖蛋白的分离和鉴定十分困难,因此,发展高效的糖肽富集方法非常重要。新型二维材料氮化石... 详细信息

糖蛋白的分离和鉴定对研究其生物功能、筛选生物标记物和研发新型生物药等具有重要的意义。由于生物样品成分复杂多样,以及糖蛋白较低的丰度,使得糖蛋白的分离和鉴定十分困难,因此,发展高效的糖肽富集方法非常重要。新型二维材料氮化石墨烯（C2N）具有高比表面积、良好的亲水性和丰富的氮,为糖肽富集提供了可能。本研究制备了C2N材料用于糖肽的选择性富集。所合成的C2N孔径为2.5 nm,比表面积为633 m;/g。基于C2N的糖肽富集方法具有高选择性（能从糖蛋白与牛血清白蛋白质量比为1∶200倍的酶解液中选择性富集糖肽）、高吸附量（150 mg/g）和高回收率（82.2%±7.0%）等特点。将此方法应用于100μg HeLa细胞裂解液的3个技术重复样品的鉴定,分别得到来源于328、 320和316条糖肽的339、 353和327个糖基化位点。本研究为糖蛋白组学提供了新的技术,也为潜在肿瘤标记物的发现奠定了方法学基础。

关键词：氮化石墨烯糖肽质谱富集

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氮化石墨烯复合电极的构建及其对食用色素的电化学检测研究

氮化石墨烯复合电极的构建及其对食用色素的电化学检测研究

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作者：余云辉江西农业大学

学位级别：硕士

人工合成色素是指,用人工化学合成方法所制得的有机色素,主要是以煤焦油中分离出来的物质为原料制成的。相较于天然色素,人工合成具有许多不安全因素。人工合成色素食用过量,会增加人体代谢负担,也会增加罹患各种严重疾病的风险。因此,... 详细信息

人工合成色素是指,用人工化学合成方法所制得的有机色素,主要是以煤焦油中分离出来的物质为原料制成的。相较于天然色素,人工合成具有许多不安全因素。人工合成色素食用过量,会增加人体代谢负担,也会增加罹患各种严重疾病的风险。因此,快速和高效的人工合成色素检测方法是十分有必要的。现在已有多种方法可用于食品添加剂的检测,但是以电化学方法为主导的传感器技术因其检测时响应速度快、设备成本低、操作方便简单、选择性好和电极灵敏度高等优点而被科研人员大量关注和研究。本论文的所有工作是在综合文献报道的基础上,利用氮化石墨烯(NG)拥有大比表面积、电化学活性位点丰富、电催化能力强和独特的空间结构等特点,将NG作为本实验的基础材料用以制备氮化石墨烯复合材料和三维结构的氮化石墨烯材料。并利用氮化石墨烯复合材料和三维氮化石墨烯作为电极修饰材料,构建了一系列用于检测食品色素的电化学传感器。具体实验内容如下:(1)以氧化石墨烯(GO)和三聚氰胺为原料,通过煅烧的方法得到了氮化石墨烯(NG),再通过物理结合的方式将β-环糊精(β-CD)结合到NG表面,制备生成β-CD/NG。以β-CD/NG为电极材料构建电化学传感器用于食品色素专利蓝V的检测。相同条件下,与单独的以NG和β-CD构建的传感器相比,β-CD/NG/GCE的检测峰电流更高。这主要是在β-CD和NG的协同作用下,β-CD聚集和容纳了更多的专利蓝V,而NG的高电化学活性使得传感器具有更好的灵敏度和更优异的电化学性能。实验优化了pH、扫速、富集时间和电位等。在最优条件下,β-CD/NG对专利蓝V的检测范围为:3 nmol/L-1μmol/L,检测的下限为0.8 nM(S/N=3)。β-CD/NG传感器第一次用于专利蓝V电化学检测,并在实际样品检测中表现良好。(2)实验以GO和三聚氰胺为原料通过水热法,制备了氮化石墨烯(NG),并在NG的表面固定了细小的金纳米颗粒(Au)。以Au/NG为电极材料构建电化学传感器用于喹啉黄的电化学检测。利用循环伏安法与不同修饰材料相比,协同作用下的Au/NG复合材料比单独的Au或NG电极显示出了更明显的电化学响应曲线。这主归因于Au纳米材料提供了更多的接触位点和催化性能,结合NG优异的电化学催化活性,使得Au/NG复合材料的性能高于其余材料。在优化条件下,Au/NG复合材料在喹啉黄的检测中,检测线性范围0.005μmol/L至8μmol/L,检测下限0.0016μmol/L(1.6 nM)(S/N=3)。显示出了较宽的检测范围和高灵敏性。在有效表面积对比中,Au/NG/GCE约是Bare/GCE的10倍,约为NG/GCE的5倍。Au/NG/GCE的饱和吸附容量高达:5.14468×101010 mol/cm。在实际样品分析中Au/NG也具有良好的表现。(3)实验通过水热法,制备了的具有三维立体结构的三维氮化石墨烯气凝胶(NGA)。并利用NGA材料,构建了NGA/GCE电化学传感器并用于苏丹I的电化学检测。相比裸玻碳电极,NGA/GCE对苏丹I的检测,产生了更强的峰电流,这表明NGA对苏丹I具有良好的催化氧化作用。采用差分脉冲伏安法,利用NGA电极对苏丹I的浓度进行了检测,线性范围是1 nmol/L至20μmol/L,检测的下限为0.3 nmol/L(S/N=3)。在重现性和选择性上,该传感器表现优异优异。实验还进行了回收率测定,回收率达97.8%01.5%,并成功的应用于实际样品的检测。

关键词：氮化石墨烯生物传感器电化学检测色素

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新型二维纳米材料的生物学效应研究

新型二维纳米材料的生物学效应研究

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作者：李保玉苏州大学

学位级别：硕士

在过去的几十年中,伴随着这种科技创新的巨大进步,我们已经见证了纳米科学和纳米技术的巨大发展。在自然界中,生物分子与材料之间相互作用并吸附到材料的表面是一种广泛存在的现象。为此,大量的基础和理论研究投入到了设计先进功能设备... 详细信息

在过去的几十年中,伴随着这种科技创新的巨大进步,我们已经见证了纳米科学和纳米技术的巨大发展。在自然界中,生物分子与材料之间相互作用并吸附到材料的表面是一种广泛存在的现象。为此,大量的基础和理论研究投入到了设计先进功能设备的应用,催化剂的产生,新型和改进的能源相关材料的发展重要研究领域。在这些研究的背后,理论计算起到了重要的作用。有效的理论计算不仅可以为实验提供可靠的前期预测指导,还可以从微观角度对已完成的实验经行验证。与此同时,随着计算机水平的不断发展以及所涉及的理论学科的普及,在各方面的研究中计算机技术支持的理论模拟将会发挥越来越大的作用。本论文利用分子动力学模拟的研究方法探究了新型二维纳米材氮化石墨烯(CN)与蛋白质以及细胞膜之间的相互作用。从分子水平上解释了蛋白质的吸附机理以及这种纳米材料对细胞膜较好地细胞相容性。可以为CN这种新型的材料固有的高生物相容性使其成为在生物医药研究方面更为合适的材料提供了理论支持。我们采用分子动力学模拟的方法研究了二维纳米材料CN与绒毛蛋白(HP35)之间的相互作用的动力学过程。模拟结果发现HP35蛋白可以与单层的CN形成稳定的结合。尽管HP35蛋白与CN之间的相互吸引作用是持续保留的,然而,它们之间的结合强度是轻微的而且没有对蛋白质结构完整性引起明显的形变。天然CN的这种内在的生物友好性质完全不同于一些广泛研究的纳米材料,像石墨烯、碳纳米管、二硫化钼这些纳米材料它们能够引起蛋白质严重的变形。有趣的是,一旦蛋白质吸附到CN的表面,它的横向的迁移在结合位点是高度受限的。这种限制是由于CN的周期性多孔结构带有带负电的“小孔”,在“小孔”处,像赖氨酸这种氨基酸可以形成稳定的相互作用,因此,可以像锚一样在蛋白质的位移中起限制作用。接着我们利用分子动力学模拟的方法探究了CN对细胞膜(POPE)的生物完整性的影响。研究发现较之于研究较多的石墨烯、石墨炔,CN并不会像其他二维纳米材料一样嵌入到细胞膜内部而是整个平面平铺到细胞膜的表面从而不会影响细胞膜的完整性。而且在另一种模拟系统中我们发现CN不能够抽取细胞膜中的磷脂,从而不会引起细胞膜的结构发生严重的变化。这也很好的与CN对蛋白质的结构不会产生很大的破坏,进而更有说服力地说明了CN这种新型的二维纳米材料较好的生物相容性。由此,我们推断出CN的这种温和、固定化蛋白质、生物友好方面的性质可以使它成为在与生物、医疗相关的应用中成为很好的准候选纳米材料。

关键词：氮化石墨烯蛋白质细胞膜生物相容性纳米毒理分子动力学模拟

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