检索结果-南通市图书馆

作者：石克美河北科技大学

学位级别：硕士

药物分析和疾病早期诊断一直是生物医药领域的重要研究内容。电化学传感器作为一种现代分析检测技术,因具有操作简便、响应快速、灵敏度高、易于实时在线分析等优势而成为研究热点。其中,传感界面的修饰设计是检测灵敏度提升的关键。多... 详细信息

药物分析和疾病早期诊断一直是生物医药领域的重要研究内容。电化学传感器作为一种现代分析检测技术,因具有操作简便、响应快速、灵敏度高、易于实时在线分析等优势而成为研究热点。其中,传感界面的修饰设计是检测灵敏度提升的关键。多孔框架材料作为一种新兴的纳米材料,具有比表面积大、孔隙率高、活性位点丰富、易修饰等优势,在传感器灵敏度的提升上发挥了重要作用。然而多孔框架材料有一定的不足,包括导电性低和稳定性差等,克服缺陷是提升其在传感领域应用价值的关键。因此,本研究采用不同的材料修饰策略,包括负载金属纳米粒子、复合碳材料以及后金属化等,合成了稳定性好、导电性高、催化活性优异的不同多孔框架纳米复合材料,并实现了其在生物医药传感分析中的应用,具体研究内容及结果如下:1)以金属有机框架材料(MOFs)衍生的多孔CoO为载体,结合金纳米颗粒(Au NPs)和多壁碳纳米管(MWCNTs),构建了基于Au NPs@CoO-MWCNTs复合材料的电化学传感器用于中药药物丹参素的检测。首先以Co-MOFs为前驱体煅烧得到中空多孔CoO纳米晶体,随后通过化学原位还原法将Au NPs均匀负载在CoO表面,并通过超声与MWCNTs复合,得到Au NPs@CoO-MWCNTs复合材料。由于CoO开放的活性位点、Au NPs优异的催化活性和MWCNTs的高导电性,三者协同作用,表现出优异的电化学性能。在最佳实验条件下,传感器的线性范围为:10.0～2000μM,检测限为3.6μM,该传感器实现了中药药液中丹参素的检测。2)以共价有机骨架材料(COFs)为载体,结合AuNPs和MWCNTs,制备了基于Au NPs@COFs-MWCNTs复合材料的电化学传感器用于抗癌药物阿霉素(DOX)的检测。首先通过简单的溶剂渗透法制得了球形多孔COFs,随后通过水热法将Au NPs均匀负载在COFs表面,并超声与MWCNTs复合,得到Au NPs@COFs-MWCNTs复合材料。COFs不仅提供了多孔高比表面积结构,而且其丰富的芳香环可以通过π-π作用增强修饰电极对DOX的亲和力,其进一步与Au NPs和MWCNTs复合能够有效提升材料的导电性和催化活性,所构建的传感器对DOX表现出优异的电化学性能。在最佳实验条件下,传感器的线性范围为:0.08～25μM,检测限为16 nM,成功实现了血清和细胞裂解液中加标DOX的检测。3)将铁卟啉共价有机骨架材料(Fe-pCOFs)、二硫化钼(MoS)和MWCNTs复合,制备了基于Fe-p COFs-MWCNTs/Mo S复合材料的电化学传感器用于生物小分子过氧化氢(HO)的检测。首先通过水热法制备了卟啉基共价有机骨架(p COFs)纳米片,随后通过后金属化得到Fe-p COFs,并进一步与Mo S纳米花和MWCNTs超声复合,得到Fe-p COFs-MWCNTs/Mo S纳米复合材料。由于金属位点完全分散的Fe-p COFs有效提高了催化效率,助催化剂Mo S纳米花进一步促进了催化反应的发生,从而表现出优异的HO催化活性。在最佳实验条件下,传感器表现出优异的选择性,线性范围为20～2650μΜ,检测限低至2.2μΜ,所构建的传感器成功实现了活癌细胞中释放微量HO的检测。

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同方学位论文库评论

3种生物小分子的荧光/比色探针快速检测技术研究

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作者：那敏昆明理工大学

学位级别：硕士

生物小分子的分析检测对于药物、食品等的质量控制及药物的研发、应用至关重要,通过对药材、作物等有效或有益成分含量的监控,可以实现调控种植条件、收获时机等因素;对于药物的有效成分的及时检测也能确保提高精准用药量的可能。因此,... 详细信息

生物小分子的分析检测对于药物、食品等的质量控制及药物的研发、应用至关重要,通过对药材、作物等有效或有益成分含量的监控,可以实现调控种植条件、收获时机等因素;对于药物的有效成分的及时检测也能确保提高精准用药量的可能。因此,生物小分子的快速检测有重要意义。比色法不需要借助复杂的仪器,可轻松观察,同时还具有成本低、检测速度快等优点,荧光光谱法具有选择性高、灵敏度高、检测实时、操作简便、分析通量高等优点,两种方法都是小分子物质快速检测的优秀选择。碳点因其良好的水溶性、生物毒性低、成本低、合成方便等,在作为酶样催化材料或荧光材料中的优势明显。掺杂是一种调控碳点理化性质的有效手段,通过在杂原子中引入更多的活性位点,来增强碳点的基本性质,是掺杂的主要动机。本文分别合成了 Mo,Fe-CDs、Fe-CDs和Cu-I/CDs三种金属掺杂碳点,并对制备的碳点进行表征,研究其形貌结构、各种理化性质、酶活特性及光学性质。之后将三种碳点分别作为比色探针和荧光探针,实现了对生物小分子:槲皮素、大黄酸、抗坏血酸的快速检测。主要研究内容如下:一、钼、铁掺杂碳点Mo,Fe-CDs在槲皮素检测中的应用研究本研究以钼酸钠和氯化铁为前体,以简单的微波加热法合成了钼、铁掺杂碳点Mo,Fe-CDs,对制备的Mo,Fe-CDs的形貌结构、元素组成、官能团等进行表征。测试了 Mo,Fe-CDs的模拟酶活性,Mo,Fe-CDs对TMB、ABTS、OPD酶底物反应均表现出很好的类氧化酶活性,在H2O2存在的情况下,进一步的酶样活性验证表明,Mo,Fe-CDs一方面能有效分解H2O2从而得到更多活性氧(ROS),另一方面其强大的电子转移性能也助力了 Mo,Fe-CDs的强催化能力,Mo,Fe-CDs对底物反应的米氏常数Km是1.061 mmol/L,最大反应速率Vmax是0.047×10-7 M.s-1。Mo,Fe-CDs可催化H2O2使TMB氧化变色,而槲皮素的加入可使蓝色加深,进一步增强反应体系的ox-TMB的紫外光谱信号,根据这一特性,本研究构建了一种槲皮素的比色探针。槲皮素浓度在0.833-133.3 μg/mL浓度范围内呈现良好的线性,检出限(LOD)为0.429 μg/mL,与现有报道的多种槲皮素检测方法相比,具有方法简单、快速、操作简便等优势,应用前景广阔。二、铁掺杂碳点Fe-CDs在大黄酸检测中的应用研究本研究以氯化铁、单宁酸、柠檬酸、乙二胺为前体,以简单的微波加热法合成了铁掺杂碳点Fe-CDs,对制备的碳点进行了形貌结构、元素组成等一系列表征以及光学性能分析,结果表明Fe-CDs具有良好的水溶性,表现出了典型的激发依赖性荧光行为,是一种中等荧光强度的碳点(荧光量子产率为10.3%),研究中发现氧氟沙星(OFL)对Fe-CDs的荧光强度有增敏作用,推测是由于氢键和电荷转移的协同作用促进了荧光团和发色团的产生,而大黄酸能使Fe-CDs的荧光发生猝灭,研究发现大黄酸的紫外吸收带与Fe-CDs的激发和发射峰有很大部分的重叠(距离大于10 nm),且在加入大黄酸前后,Fe-CDs的荧光寿命基本没有改变,故推测该体系荧光猝灭机理为内滤效应(IFE),基于此,构建了一种基于OFL调控的荧光探针,用于检测大黄酸。研究中对荧光调控物质氧氟沙星进行了特异性和选择性考察,结果表明Fe-CDs对氧氟沙星有较高选择性,之后对大黄酸检测体系的实验条件进行摸索优化,建立了检测方法,该检测方法线性范围较宽:1.25-250 μg/mL,检出限为0.0174 μg/mL。与现有报道的多种大黄酸检测方法相比,优势明显,有较好的发展前景。三、碘、铜掺杂碳点Cu-I/CDs在抗坏血酸检测中的应用研究本研究以氯化铜和3-碘-L-酪氨酸、乙二胺为前体,简单的以一步水热法合成了碘、铜掺杂碳点纳米酶Cu-I/CDs,具有高特异性过氧化物酶样活性。通过一系列手段对制备的Cu-I/CDs的形貌结构、元素组成、官能团等进行表征,佐证其催化性质。通过对其过类氧化物酶活性的验证和机理的研究,发现Cu-I/CDs可催化H2O2使TMB氧化变为蓝色,得到了米氏常数和最大反应速度分别为0.0760 mmol/L和1.58×10-8M.s-1,·OH在碳点的过氧化物酶样活性中起着重要作用,而抗坏血酸(AA)作为抗氧化剂可以恢复和消耗自由基。基于此,本研究建立了一种快速检测AA的比色探针,在7.1-99.4×10-3 mmol/L范围内,吸光度值与AA浓度之间呈现良好的线性关系,经验证该方法有较高的灵敏度和选择性,在生物活性小分子检测方面具有良好的实际应用前景。

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以小檗碱为阳离子的药物盐理化性质及其与生物小分子的相互作用

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作者：孙梦郑州大学

学位级别：硕士

小檗碱是一种从中药黄连中分离出的一种生物碱,因在水中的溶解度较小,从而限制了其在制药行业中的应用。本文采用将小檗碱与可生物降解的有机酸相结合形成药物盐的方法,来改善小檗碱的理化性质,提高小檗碱的生物利用度。这些药物盐作为... 详细信息

小檗碱是一种从中药黄连中分离出的一种生物碱,因在水中的溶解度较小,从而限制了其在制药行业中的应用。本文采用将小檗碱与可生物降解的有机酸相结合形成药物盐的方法,来改善小檗碱的理化性质,提高小檗碱的生物利用度。这些药物盐作为潜在的药物,为使其在制药行业中有良好的应用前景,了解它们的理化性质及其与生物小分子间的相互作用是十分有必要的。本文设计合成了五种以小檗碱为阳离子的药物盐,即小檗碱-正辛酸([BBR][OCT])、小檗碱-正庚酸([BBR][HEP])、小檗碱-正己酸([BBR][HEX])、小檗碱-DL-扁桃酸([BBR][MAN])和小檗碱-肉桂酸([BBR][CIN])。并通过热分析法测定了它们的热稳定性,通过抗菌实验测定了抗菌效果,通过体积、电导和紫外光谱法系统地研究了药物盐在水溶液中的溶剂化行为,以及其与生物小分子(氨基酸、甘氨酰二肽和甘氨酰三肽)间的相互作用。为了更好的研究药物盐在体内的吸收、分布、代谢情况,还测定了药物盐在水和不同pH缓冲溶液中的油水分配系数和溶解度。主要结论如下:(1)通过热分析仪测定了五种药物盐的热稳定区间。热分析表明五种药物盐均具有良好的热稳定性。(2)测定了不同温度下,五种药物盐在水和不同pH缓冲溶液中的溶解度和油水分配系数KO/W,发现二者均受pH值影响较大,且溶解度随温度升高而增大,油水分配系数随温度升高而减小。还测定了五种药物盐在有机溶剂中的溶解情况,发现五种药物盐的溶解度一般随有机溶剂极性的增大而增大。(3)测定了五种药物盐对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和枯草芽孢杆菌的抗菌效果,得到了它们的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)值,结果表明五种药物盐对所研究菌株均具有较好的抗菌效果。(4)通过电导法测定了药物盐在水和生物小分子水溶液中的临界簇集浓度(CAC),并计算了簇集过程中的一系列热力学参数。研究发现,药物盐的簇集过程均是自发、放热、熵增的过程。除此之外,还探究了温度、药物盐阴离子链长和生物小分子浓度对簇集过程的影响。发现温度降低,CAC值减小,这对于药物盐的簇集是有利的。阴离子具有较长烷基链的药物盐的簇集更易发生。药物盐在生物小分子水溶液中的CAC值均小于其在水溶液中的值,表明水溶液中加入生物小分子能够促进簇集过程。(5)通过安东帕密度仪测定了不同温度下“药物盐+水”二元体系和“药物盐+生物小分子+水”三元体系的密度值。由此计算得到了溶质的标准偏摩尔体积、标准偏摩尔转移体积、理论水化数、偏摩尔膨胀系数、Hepler’s常数和热膨胀系数。研究发现,所研究的药物盐的标准偏摩尔体积均为正值,温度对药物盐水溶液体积变化的影响较大,升温能够使脱水作用增强。生物小分子在药物盐水溶液中的体积性质揭示了生物小分子与药物盐之间较强的疏水-疏水基团和离子-疏水基团的相互作用。生物小分子在药物盐水溶液中为结构促进型溶质,热膨胀系数均为正值且随温度升高有增大的倾向,表明温度越高,其对体系体积的影响越大。(6)通过紫外可见光谱法测定了“药物盐+生物小分子+水”三元体系的紫外吸收光谱,计算得到了药物盐与生物小分子的结合常数。结果表明,结合常数随生物小分子烷基链的增长和甘氨酰基个数的增多而增大,表明二者之间的相互作用增强。

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铜基纳米材料对生物小分子的电化学检测研究

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作者：张娟华浙江师范大学

学位级别：硕士

生物小分子在体内的水平变化是一些疾病的重要标志,快速、准确地检测生物小分子对人体健康和疾病早期诊断具有重要的临床意义。与色谱法、荧光法和分光光度法相比,电化学检测法由于可选择的响应材料众多,操作简单,易于小型化而广泛地应... 详细信息

生物小分子在体内的水平变化是一些疾病的重要标志,快速、准确地检测生物小分子对人体健康和疾病早期诊断具有重要的临床意义。与色谱法、荧光法和分光光度法相比,电化学检测法由于可选择的响应材料众多,操作简单,易于小型化而广泛地应用于生物小分子检测中。在这些响应材料中,铜基纳米材料比表面积大,电催化活性高,同时还具备了廉价、无毒、容易大批量制备等特点而受到研究人员的广泛关注。本论文制备了三种铜基纳米复合材料,分别是纳米花状氧化铜、铜掺杂多孔碳复合材料(Cu-PC-800)和类三维石墨烯铅笔芯电极上生长的纳米棒状氧化铜(CuO/3DGrls/PGE)。以上电极修饰材料,分别实现了多巴胺(DA)、尿酸(UA)、葡萄糖和过氧化氢(HO)的高灵敏电化学检测分析。论文的主要研究内容和研究结果概述如下:(1)采用先电沉积后一步化学氧化法在铅笔石墨电极(PGE)上原位生长了CuO纳米花,并将得到的一体化CuO/PGE复合电极用于多巴胺(DA)和尿酸(UA)的单独和同时检测中。在对所制备的CuO/PGE进行详细的形貌和化学组成表征检测的基础上,采用循环伏安法和微分脉冲伏安法考察了CuO/PGE的电化学性能。结果表明:CuO/PGE可实现单独和同时检测DA和UA;校准曲线显示多巴胺和尿酸的线性范围分别为1～187μM和5～1280μM,两者的检出限分别为0.24μM和1.4μM;该复合电极稳定性好,抗干扰能力强,人血清样品中DA和UA的加标回收率为92.7%～107.1%。该一体化纳米花状CuO/PGE制备简单,成本低廉,易于小型化,可推广至其他实际样品的检测中。(2)通过水热法合成了具有八面体形状的1,3,5-苯三甲酸铜II(HKUST-1),以此为前驱体经过煅烧制备了铜纳米粒子掺杂的多孔碳复合材料(Cu-PC),并应用于电催化氧化葡萄糖和还原HO。采用多种表征技术研究了复合材料的结构和性能,系统研究了碳化温度对Cu-PC传感性能的影响。分析结果表明,热解温度为800℃时所得Cu-PC-800复合材料具有最佳的葡萄糖传感性能,检测的线性范围为0.5～3850μM,最低检测限为0.23μM。同时,Cu-PC-800对碱性溶液中HO还原也表现出良好的电催化活性,线性检测范围为5～4600μM,最低检测限为1.9μM。而且所制备的Cu-PC-800电极在实际样品检测中获得了满意的检测结果。(3)在类三维石墨烯表面的铅笔芯电极(3DGrls/PGE)上原位生长了铜基金属有机骨架(Cu-MOF)材料,并将Cu-MOF原位电化学转化为纳米棒状CuO,制备得到CuO/3DGrls/PGE复合电极。使用不同的技术对该复合电极的形貌结构进行了表征,例如扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)。采用循环伏安法(CV)和计时电流法(i-t)考察了该电极的葡萄糖传感性能。结果表明:与直接合成的CuO(先电沉积后氧化)相比,纳米棒状CuO/3DGrls/PGE复合电极对葡萄糖催化表现出更加优异的电催化活性,灵敏度可达1138.89μA m M cm,响应时间为1.5 s,线性范围为0.5～7660μM。此外,该电极具有良好的选择性、长期稳定性和重现性,在检测人血清中葡萄糖含量时具有良好表现。

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金纳米双锥@金属有机框架纳米探针在生物小分子暗场成像检测中的应用

金纳米双锥@金属有机框架纳米探针在生物小分子暗场成像检测中的...

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作者：陈曦西南大学

学位级别：硕士

暗场显微镜(Dark-field microscope,DFM)是通过收集样品的散射光来对样品进行观察和成像的光学仪器。暗场显微成像技术的关键是避免入射光进入视野,这主要借助于聚光镜来实现。一方面,光源上方的挡光板使得从光源中心发射出的光无法进... 详细信息

暗场显微镜(Dark-field microscope,DFM)是通过收集样品的散射光来对样品进行观察和成像的光学仪器。暗场显微成像技术的关键是避免入射光进入视野,这主要借助于聚光镜来实现。一方面,光源上方的挡光板使得从光源中心发射出的光无法进入焦面和视野。另一方面,周围的环形光在聚光镜的作用下,以一定的角度倾斜照射样品后远离成像区域,从而可以借助于散射光来高信噪比地观察纳米颗粒,实现了暗背景成像。因此,暗场成像技术具有高的灵敏度和可见度,能够比较容易地观察到一些小尺寸的颗粒。实际上几乎任何物质都能散射光,但是通常呈现为宽波段的非特征性混合色散射,因此,暗场成像技术并不适用于高灵敏的光谱分析。局域表面等离激元共振(Localized surface plasmon resonance,LSPR)是光激发下的金银等金属纳米颗粒表面自由电子的集体震荡现象,具体表现为金属纳米颗粒对特定波长的光具有非常强烈的吸收和散射,因此LSPR纳米探针能够在DFM下呈现鲜艳的颜色。将金属纳米颗粒独特的LSPR性质与DFM高时空分辨率的成像特点相结合,极大的拓宽了DFM的应用范围。DFM既可以对等离激元纳米颗粒的LSPR散射光进行成像,也可以通过耦合光谱仪,在单颗粒水平对它们的散射光谱进行捕获。等离激元纳米颗粒的LSPR信号非常容易受其本身的形状、组成和周围环境的微小变化影响,极易引起其散射信号的变化。在单颗粒、单位点或单分子水平进行的化学测量能够大幅降低平均测量所带来的误差和信息丢失率。因此,基于DFM的单颗粒水平测量能够更加精确的阐明纳米结构和环境如何影响化学反应过程,并揭示化学动力学和结构与活性之间的关系。目前,贵金属纳米颗粒常被用作暗场光散射探针用于反应监测、分析传感和细胞成像等领域。然而,在分析传感方面,由于贵金属纳米颗粒成分单一,所以能够检测的靶物种类也常常受到限制,响应模式也相对单一。而结构多样化的核-壳纳米探针具有更加多样化的功能,因此以贵金属为“核”所构建的核-壳光散射纳米探针逐渐受到关注。通常,核-壳光散射纳米探针的制备主要是以金纳米颗粒为“核”,以能与靶物反应产生信号的单质或化合物为“壳”,通过特定方法将“壳”修饰在“核”的表面,从而形成核-壳结构。在DFM下,当靶物存在时,它能与“壳”产生响应进而导致光散射信号改变,从而实现靶物的单颗粒光谱测量。金属有机框架(Metal organic framework,MOF)具有结构多样、孔径可调和生物相容性好等特点,且不同结构的MOF能够对特定的靶物产生特异性响应,因此MOF被广泛应用于生物医学分析等领域。基于此,本文创新性的将贵金属独特的LSPR性质与对特定分子具有响应的MOF结合起来,制备了两种新型的核-壳光散射纳米探针,并将其应用于生物小分子的暗场成像检测。具体研究内容如下:*** NBPs@ZIF-67纳米探针用于人血清样品中谷胱甘肽的暗场成像检测以金纳米双锥(Gold nano bipyramids,Au NBPs)、Co(NO)·6HO和二甲基咪唑(2-Methylimidazole,2-MIM)为原料,十六烷基三甲基溴化铵(Hexadecyl trimethyl ammonium bromide,CTAB)作为连接Au NBPs和ZIF-67晶核的连接剂,通过控制生长时间,最终简单快速的原位合成了纳米级的球形Au NBPs@ZIF-67核-壳光散射纳米探针。研究发现,还原型谷胱甘肽(Glutathione,GSH)能够与ZIF-67中的中心离子Co结合并将其还原从而破坏ZIF-67框架,进而使Au NBPs裸露出来。利用DFM对整个反应过程进行监测,我们观察到核-壳纳米探针的散射光斑由绿色逐渐转变为红色,单颗粒散射光谱也发生了相应的强度变化和峰的位移。对纳米探针的散射成像结果进行三原色(Tricolor,RGB)统计分析,结果显示纳米探针的R/G值与GSH浓度在0.01-1μmol/L范围内呈线性相关,实现了GSH的灵敏检测,检测限低至5.7 nmol/L。同时,该检测过程耗时短且选择性好,成功用于人血清样品中GSH的含量测定。*** NBPs@ZIF-8纳米探针用于细胞内三磷酸腺苷水平的暗场成像监测首先对方案1中的合成方法进行修改,以Au NBPs、Zn(NO)·6HO和2-MIM为反应物,调整了桥接剂CTAB的用量,通过控制生长时间,制备了纳米级的Au NBPs@ZIF-8核-壳光散射纳米探针。其中,选择具有红色散射光的Au NBPs为核有利于克服细胞的背景散射。因为ATP与ZIF-8中的中心离子Zn的配位能力要远大于ZIF-8中配体2-MIM和Zn的配位能力,所以ATP能够通过竞争配位作用破坏ZIF-8的结构。DFM下对Au NBPs@ZIF-8与ATP作用的

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多壁碳纳米管电化学传感器构建及其对生物小分子的分析应用

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作者：赵珊山西大学

学位级别：硕士

多壁碳纳米管(MWCNTs)中碳原子sp杂化,每个碳原子中的p轨道具有未成对电子,具有优异的理学性质,作为电化学传感材料具有广泛应用。通过与其他材料复合,可表现出更好的理化性质,成为理想的电极修饰材料。基于多壁碳纳米管的复合材料所构... 详细信息

多壁碳纳米管(MWCNTs)中碳原子sp杂化,每个碳原子中的p轨道具有未成对电子,具有优异的理学性质,作为电化学传感材料具有广泛应用。通过与其他材料复合,可表现出更好的理化性质,成为理想的电极修饰材料。基于多壁碳纳米管的复合材料所构建的电化学传感器可实现对生物小分子的检测。优异电学信号一方面源于多壁碳纳米管良好的导电性能,可以实现电子的传输能力,另一方面源于多壁碳纳米管的中空筒状结构,可以提供更多的反应位点。人体中生物小分子的异常会导致一些疾病,因此对其检测十分必要,有望为医学诊断提供思路。电化学传感器具有响应速度快、灵敏度高、操作简单等特点,因此,本论文旨在构建三种基于多壁碳纳米管复合材料的电化学传感器,以完成对生物小分子的高灵敏检测。主要研究内容如下:1.简单介绍了纳米材料的概念,并概述了碳纳米管的结构、性质及应用,生物小分子的检测方法以及电化学传感器的原理和修饰电极。在此基础上,进一步综述了基于多壁碳纳米管复合材料电化学检测生物小分子的研究进展。2.通过将氧化铜和多壁碳纳米管进行复合构建了非酶葡萄糖传感器(CuO/MWCNTs/GCE)。多壁碳纳米管作为载体具有优异的导电性。CuO在碱性条件下拥有稳定、可逆的氧化还原活性,能够降低氧化还原反应的过电位。CuO/MWCNTs/GCE对葡萄糖(Glu)定量检测的线性范围为0.5-5000μM,检出限为0.17μM(S/N=3)。CuO/MWCNTs/GCE具有制备过程简单、重复性和稳定性好等优点,同时可实现人血清样品中Glu的检测。3.氧化钌(RuO)具有较高的催化活性,MWCNTs优异的导电性能可以改善RuO电子转移速率,利用RuO和MWCNTs的协同效应,制备了高效的RuO/MWCNTs复合材料电化学检测DA。DA在RuO/MWCNTs/GCE的表面发生吸附控制过程,且可能发生的氧化机制是多巴胺(DA)产生多巴胺醌。与RuO/GCE和MWCNTs/GCE相比,RuO/MWCNTs/GCE对DA氧化的电催化性能显著增强,可实现对DA的定量检测。此外,该传感器实现了血清样品中DA的检测。4.通过简单的水热法制备了钒酸钇(YVO)并将其与多壁碳纳米管(MWCNTs)结合,进而建立了YVO/MWCNTs/GCE电化学传感器,用于单独和同时检测抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)和尿酸(UA)。YVO均匀分布在MWCNTs表面,使其具有较大的比表面积、较快的电子转移速率和优异的导电性等优点,提高了其电催化性能。YVO/MWCNTs/GCE表现出较宽的线性范围、较低的检出限,且具有良好的抗干扰能力。能实现人血清样品中检测AA、DA和UA,具有一定的实际应用性。5.本文对基于多壁碳纳米管复合材料的电化学传感器的构建,及其对葡萄糖、多巴胺、抗坏血酸、尿酸的检测提供了新思路,同时针对相关研究领域所存在的问题,结合前沿工作和论文结果进行了科学探讨和研究展望。

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基于纳米酶和量子点构建生物小分子发光生物传感器

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作者：甘志文西南大学

学位级别：硕士

人体的正常生理活动伴随着各种生物小分子的产生或消耗。它们的浓度水平可以反映出某些疾病的发展趋势。因此,准确监测生物小分子浓度水平具有非常重要的意义。荧光法操作简单、选择性良好和灵敏度高,在生物检测领域获得了广泛的应用。... 详细信息

人体的正常生理活动伴随着各种生物小分子的产生或消耗。它们的浓度水平可以反映出某些疾病的发展趋势。因此,准确监测生物小分子浓度水平具有非常重要的意义。荧光法操作简单、选择性良好和灵敏度高,在生物检测领域获得了广泛的应用。有必要开发用于准确检测生物小分子的荧光传感器。纳米酶是一类具有类酶活性的纳米材料,活性稳定,制备简单和成本低廉。量子点是一种传统的发光半导体材料,荧光性质稳定、水溶性良好以及发射光谱可调。本文基于纳米酶和量子点构建生物小分子发光生物传感器。具体研究内容如下:1.具有双类酶活性和荧光性质的氨基对苯二甲酸/CuFe/ATP纳米颗粒用于抗坏血酸检测在室温条件下,基于三种磷酸腺苷(AMP,ADP和ATP)与过渡金属离子(Cu和Fe)配位和吸附氨基对苯二甲酸(NH-BDC),制备了三种具有荧光性质、类过氧化物酶活性和类漆酶活性的纳米酶(NHBDC/CuFe/ATP(NPs-1)、NHBDC/CuFe/ADP(NPs-2)、NHBDC/CuFe/AMP(NPs-3))。由于空间构型不同,三种纳米酶具有不同的类漆酶活性。NPs-1具有最高的类过氧化物酶活性和稳定的发光性质。利用NPs-1的催化作用,HO可有效地将邻苯二胺(OPD)氧化为2,3-二氨基吩嗪(DAP)。基于DAP和NPs-1之间的内滤效应,DAP能有效地猝灭NPs-1的荧光(λ=445 nm)。在向检测体系加入抗坏血酸(AA)后,NPs-1的荧光恢复。基于NPs-1的类过氧化物酶活性和稳定的发光性质,构建了一种荧光传感器(NPs-1/OPD),用于检测HO(线性范围:2.0-200.0μmol L,检出限:1.82μmol L)和AA(线性范围:4.0-300.0μmol L,检出限:2.92μmol L)。该荧光探针用于检测实际样品中的AA,表现出良好的性能。此外,还利用智能手机构建了一种测定AA的新方法。2.基于具有优异类氧化酶活性的Fe-N-C纳米酶构建新颖的荧光-散射比率传感器当猝灭剂的吸收光谱和散射体的一阶散射(FOS)重叠时,FOS将被猝灭。同时,二阶散射(SOS)本质上源于FOS的单缝衍射。基于该原理,通过耦合荧光信号(FL)和SOS信号,设计了一种新型的纳米酶传感器。通过甲酰胺缩合反应将Fe掺杂进入碳氮聚合物(HCNP),制备得到Fe-N-C纳米酶(Fe-HCNP)。Fe-HCNP具有强的类氧化酶活性,可有效地将O转化为·O和·OH。然后,基于Fe-HCNP和OPD组合的杂化体系,构建了一种用于测定AA的FL-SOS比率传感器。大尺寸的Fe-HCNP具有强的SOS。在AA加入Fe-HCNP/OPD体系后,由于Fe-HCNP具有类氧化酶活性,AA被快速氧化为脱氢抗坏血酸(DAA)。DAA和OPD继而发生缩合反应,产生具有荧光性质的喹喔啉衍生物(DFQ),检测体系荧光增加。同时,由于Fe-HCNP的FOS与DFQ的吸收带重叠,FOS猝灭,从而引起SOS信号降低。FL-SOS比率型传感器具有检测过程简单、特异性高和检测速度快等优点。由此为设计纳米酶基比率型传感器提供了一种新策略。3.基于CdTe量子点构建一种简单的用于检测生物巯基小分子的荧光-散射比率传感器利用CdTe量子点(CdTe QDs)的FL和SOS,构建了一种简单的生物巯基小分子比率型发光传感器。在入射光照射下,具有许多表面陷阱态的CdTe QDs具有弱的FL。相反,由于共振增强瑞利散射(RRS)的发生,CdTe QDs具有强的SOS。在加入生物巯基小分子后,CdTe QDs的FL增强,而SOS猝灭。荧光增强可能是由于表面钝化。此外,为探究SOS猝灭的机理,计算散射猝灭过程的动力学和热力学参数。结果表明,RRS的静态猝灭过程可能是SOS猝灭的原因。该探针用于定量检测谷胱甘肽,具有较宽的线性范围(0.2-80.0μmol L)和较低的检出限(0.05μmol L)。该传感器响应快速(1 min),检测过程简单,特异性强和灵敏度高,应用于检测实际样品中的总生物巯基小分子,结果满意。

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用于检测生物小分子以及生物体微环境的线粒体靶向荧光探针的设计、合成及性质探究

用于检测生物小分子以及生物体微环境的线粒体靶向荧光探针的设计...

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作者：贾明轩云南大学

学位级别：硕士

细胞中的各种小分子化合物浓度水平和细胞微环境变化是反映细胞健康程度的重要指标。其中,重要的小分子化合物诸如生物硫醇和活性氧簇(Reactive Oxygen Species,ROS)是否异常表达是是否有诸如帕金森综合征(PD)和阿尔兹海默症(AD)等一系... 详细信息

细胞中的各种小分子化合物浓度水平和细胞微环境变化是反映细胞健康程度的重要指标。其中,重要的小分子化合物诸如生物硫醇和活性氧簇(Reactive Oxygen Species,ROS)是否异常表达是是否有诸如帕金森综合征(PD)和阿尔兹海默症(AD)等一系列退行性精神疾病的重要判断指标,此外细胞线粒体的自噬过程的进行,也会引起细胞微环境p H值的改变。但使用荧光探针对上述物质及微环境进行生物检测的过程,常常受阻于生物自发荧光干扰、靶向定位不够精准、探针检测限不够低等困难。因此,设计合成能够解决上述难题,并且可用于专一检测体内生物活性小分子化合物含量以及细胞微环境的变化的有机光功能探针对于生物医药领域具有重要意义。为检测生物硫醇,本章选择具有近红外(Near Infrared,NIR)荧光发射能力的荧光分子,并通过有机反应键连2,4-二硝基苯磺酰基团,用于对硫醇分子的特异性识别,制备了探针TAAP-1、TAAP-2。进一步地,针对因巯基氨基酸(Cys、Hcy)和巯基三肽谷胱甘肽(GSH)结构相似导致难以区分的问题,本章选择使用硝基苯并氧杂氮唑基团替代前文所选识别基团并辅以发射波长更长的半花菁荧光染料,设计合成了探针TAAP-3。从光学以及生物测试结果来看,相较于TAAP-2(λ=620 nm),TAAP-3的发射波长更长(λ=740 nm),这保证了它拥有更强的抗生物自发荧光干扰以及更优秀的光穿透能力。此外TAAP-3可以在体外环境及细胞层面甚至小鼠脑片水平通过双光路很好的区分GSH与常见巯基氨基酸,此外探针TAAP-3也具有良好的线粒体靶向成像能力。线粒体作为细胞的发动机,是细胞呼吸的场所,线粒体膜结构是细胞内ROS的重要来源。因此本文设计合成了一类基于苯硼酸频哪醇酯并靶向线粒体的专一性识别过氧亚硝基阴离子荧光探针PONP-1～PONP-4,其中PONP-3对过氧亚硝基阴离子有着明显且迅速的特异性响应。在未加入过氧亚硝基阴离子时探针无明显荧光发射,溶液呈透明;加入过氧亚硝基阴离子后,探针溶液以极快的速度变为粉红色并产生强烈的荧光(λ=585 nm)。光学实验证明PONP-3是一个灵敏度极高探针,可以与过氧亚硝基阴离子即刻反应并在几十秒内达到终点,同时能够对过氧亚硝基阴离子能实现专一选择性识别。此外,PONP-3也成功运用于He La细胞和斑马鱼内对内、外源性过氧亚硝基阴离子进行生物成像,并且探针亦有着较好的线粒体定位能力。针对肿瘤细胞线粒体呈碱性,而碱性探针又较少的现状,本文合成了5个基于质子解离作用的能够识别生物体微环境中p H改变的荧光探针PHP-1～PHP-5。光谱测试表明,PHP-3和PHP-5能够在较宽范围内实现p H值的检测,并且PHP-5也是一种时下少有的碱性识别的“off-on”探针。随着碱性的增强(p H=5～10.5),PHP-5在637 nm处荧光发射逐渐增强,溶液颜色由橙色逐渐变为紫红色,并且在8.5-9.5的p H范围内有明显的突跃。更值得一提的是,该探针具备即时响应的特点,其响应范围基本涵盖了细胞正常p H及肿瘤细胞p H的范围且其突跃点正好涵盖肿瘤细胞线粒体微环境p H值。更进一步,PHP-5拥有较好的定位线粒体的能力,依靠此能力,本文成功使用PHP-5监测了雷帕霉素诱导He La线粒体自噬过程中线粒体的p H变化。

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MOFs-石墨烯复合材料的制备及其在生物小分子检测中的应用

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作者：李瑞春山西大学

学位级别：硕士

金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一种由金属节点和有机配体自组装而成的多孔配位聚合物,具有比表面积大、孔隙率高、孔径大小可调、结构多变和高热化学稳定性等多种优点,被广泛应用在催化、超级电容器以及电化学传感等... 详细信息

金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一种由金属节点和有机配体自组装而成的多孔配位聚合物,具有比表面积大、孔隙率高、孔径大小可调、结构多变和高热化学稳定性等多种优点,被广泛应用在催化、超级电容器以及电化学传感等领域。研究发现,将其与功能分子(金属纳米粒子、碳基材料、导电聚合物、生物分子等)复合可显著提高其电化学性能。本文通过合成不同的MOFs-石墨烯复合材料,构建了可用于生物小分子灵敏检测的电化学传感器,具体研究工作如下所示:第一章:概述了MOFs材料的发展现状、常见的类型以及经典的合成方法;并且讨论了MOFs及MOFs衍生物在电化学传感器中的研究进展。第二章:通过水热合成方法制备了锆基(Zr)MOFs材料UiO-66-NH,并以此为基底合成了它的衍生复合物Au Pd/UiO-66-NH/GN,将复合材料用于修饰玻碳电极构建了一个可用于多巴胺灵敏检测的电化学传感器。Zr-MOFs不仅提供了大的比表面积,而且它的多孔结构防止了Au-Pd合金在其表面的聚集;Au-Pd合金和石墨烯的存在显著提高了复合材料的电化学性能。实验结果表明此传感器用于多巴胺检测检测范围为0.9-300μM,检测限为0.21μM。第三章:采用水热合成法制得了氮、硫双掺杂的还原氧化石墨烯(N,S-RGO),然后通过简单的常温共沉淀方法,在N,S-RGO表面原位生长了钴基MOFs材料ZIF-67,将复合材料ZIF-67/N,S-RGO用于修饰玻碳电极构建了一个可用于葡萄糖无酶检测的电化学传感器。由于钴离子在碱性条件下对葡萄糖具有催化活性,所以复合材料修饰电极用于葡萄糖电化学检测表现出良好的性能,采用安培方法(i-t)对葡萄糖进行无酶电化学检测。实验结果表明该传感器在1-3200μM浓度范围内有良好的线性关系,检测限为0.33μM。第四章:采用简单的室温合成法制得了双金属MOFs材料Co Ni-MOF,然后在超声下将其与氧化石墨烯混合成均匀悬浮液Co Ni-MOF/GO,将悬浮液滴涂在玻碳电极表面经电化学还原制得了Co Ni-MOF/ERGO/GCE传感器,实现了对多巴胺的灵敏检测。Co Ni-MOF和ERGO之间的协同作用,保留了MOFs高孔隙率、大比表面积和丰富的活性位点,显著提高了复合材料的导电性,表现出优异的电化学性能。这使得此传感器可以实现0.1-400μM浓度范围的多巴胺定量检测,其检测限为0.086μM。

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氧功能化石墨烯在生物小分子电化学检测中的应用研究

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作者：甘立聚鲁东大学

学位级别：硕士

生物小分子在人体中的代谢水平能够准确地反映出人体的健康状况。某些生物小分子的含量,如还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)、鸟嘌呤(G)和腺嘌呤(A)等已经证明与人体的一些疾病有着直接的关系。电化学方法检测... 详细信息

生物小分子在人体中的代谢水平能够准确地反映出人体的健康状况。某些生物小分子的含量,如还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)、鸟嘌呤(G)和腺嘌呤(A)等已经证明与人体的一些疾病有着直接的关系。电化学方法检测生物小分子由于操作方便、灵敏度高、选择性好、无污染等优点受到了广大研究者的密切关注。电化学检测生物小分子的主要挑战是生物小分子在反应过程中生成的氧化产物对电极产生的化学污染以及其他生物大分子的非特异性吸附而引起的生物污染。氧化石墨烯(GO)的平面和边缘位置具有丰富的含氧官能团,使其具有独特的性质,例如亲/疏水性、分散性、易化学修饰性和抗污染等性能,这些性质在电催化和功能化过程中起着至关重要的作用。本文以电化学调节的氧功能化石墨烯(oxo-G)为研究对象,探究其在生物小分子电化学检测中的应用研究。具体内容如下:(1)在温和的水溶液中通过绿色的电化学方法在玻碳电极(GCE)表面原位生成了oxo-G。该电极经过电化学氧化和还原处理之后不仅可以恢复化学污染,而且还表现出良好的抗生物污染性能。通过X-射线光电子能谱、接触角测量、拉曼光谱和电化学阻抗谱等对制备的电极界面进行了表征。结果表明,该电极对GSH的氧化具有较高的电催化活性,因此开发了一种简单、高效,用于灵敏检测GSH的电化学传感器。通过时间-电流法(i-t)对GSH进行了灵敏检测,在1μM-1.09m M线性范围内,检测线(LOD)为0.3μM。(2)设计了一种由电化学调节的功能化GO修饰丝网印刷电极和聚二甲基硅氧烷(PDMS)微电池组成的微型电化学传感器,该传感器具有优异的选择性、高的催化能力和较好的抗生物污染性能,可以同时检测多种生物小分子。通过电化学调节GO的含氧官能团种类、亲/疏水性以及电导率,详细地研究了含氧官能团对电催化和抗生物污染能力的影响。结果表明,功能化之后的含氧官能团有利于AA、DA、UA、G和A五种生物小分子的检测。采用微分脉冲伏安法(DPV)对其中四种小分子进行了电化学测试,其中DA的线性范围为1-100μM,LOD为0.5μM;UA的线性范围为0.2-20μM,LOD为0.12μM;G的线性范围为2-100μM,LOD为0.3μM;A的线性范围为0.5-100μM,LOD为0.2μM。

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