碳点荧光探针的制备及其在生物检测中的应用

论文摘要

碳点（carbon dots,CDs）是近年来一种被大家广泛关注的的纳米碳材料,一般粒径小于10 nm。CDs具有很强的荧光性能,在激发光作用下能够发射荧光。CDs在研究中展现了高生物相容性和低细胞毒性,并且其合成过程非常简单,易于操作,量子产率高,不同的合成方法还能使CDs发射不同颜色的荧光。因此,CDs在生物传感、生物成像、药物输送、癌症治疗和光催化领域受到极大关注。但是CDs作为一种单信号的荧光材料,在用于生物传感的过程中面临着两个主要的问题:一是单纯的CDs在生物检测中缺乏选择性,从而使其应用被限制;二是基于CDs的单信号荧光输出不可避免地会受到探针浓度、光源、仪器效率和测量条件的干扰。本文将CDs与分子印迹聚合物（MIPs）相结合用于咖啡酸的检测,提高CDs作为荧光探针的选择性;并且构建基于CDs的比率荧光探针,用于区分和检测人全血中的乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase,AChE）和丁酰胆碱酯酶（butyrylcholinesterase,BChE）,克服了单信号输出容易受到干扰的缺点。主要研究内容如下:1.碳点包覆分子印迹聚合物用于检测咖啡酸的浓度。将CDs的光致发光特性与MIPs的选择性结合,在硅烷功能化的CDs表面,通过功能单体APTES和交联剂TEOS将模板分子咖啡酸以溶胶凝胶法印迹在CDs表面,咖啡酸和CDs之间发生电荷转移,CDs的荧光被猝灭,洗脱模板分子以后,CDs的荧光恢复,得到能够特异性识别咖啡酸的CDs@MIPs。当CDs@MIPs识别待测物咖啡酸后,荧光被猝灭,以此来检测咖啡酸的浓度。2.基于CDs的比率荧光探针用于区分和检测人全血中的AChE和BChE。在460 nm处发射荧光的碳点是由3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）为原料合成的,邻苯二胺（o-phenylenediamine,OPD）能够被Cu2+氧化成氧化型的OPD（oxOPD）,在内滤作用下oxOPD可以猝灭CDs的荧光,同时其在570 nm有荧光发射。AChE和BChE可以分别催化硫代乙酰胆碱和硫代丁酰胆碱产生硫代胆碱,硫代胆碱中的巯基可以和Cu2+结合,使得产生的oxOPD减少,从而保护了CDs的荧光。因此,460 nm和570 nm处的荧光比值(F460/F570)可以作为该比率荧光探针的信号输出,用于灵敏和稳定地检测胆碱酯酶的活性。此外,我们还研究了AChE和BChE相应的抑制剂对该体系的抑制作用,并且,巧妙地利用特异性的底物和BChE的选择性抑制二乙异丙嗪（Etho）,该探针被成功地应用于人全血中的AChE和BChE的检测,且血液样品不需要预处理。这些结果表明,该检测方法建立了一个灵敏地区分检测胆碱酯酶的分析平台,拓宽了胆碱酯酶在临床诊断和药物筛选中的生物医学应用。

论文目录

• 主要缩略词中英文对照表
• 摘要
• Abstract
• 第一章 碳点包覆分子印迹聚合物用于检测咖啡酸的浓度
•   1 前言
•   2 试剂与仪器
•     2.1 试剂
•     2.2 仪器
•   3 实验部分
•     3.1 硅烷功能化的CDs的合成
•     3.2 CDs@MIPs的合成
•     3.3 咖啡酸浓度的检测
•     3.4 样品收集和预处理
•   4 结果与讨论
•     4.1 实验机理
•     4.2 硅烷化CDs的合成与表征
•     4.3 CDs@MIPs的合成与表征
•     4.4 实验条件的优化
•       4.4.1 洗脱剂的选择
•       4.4.2 CDs@MIPs合成条件的优化
•       4.4.3 CDs@MIPs检测咖啡酸的浓度的优化
•     4.5 咖啡酸浓度的检测
•     4.6 CDs@MIPs对咖啡酸的选择性
•     4.7 血浆中咖啡酸浓度的检测
•   5 本章小结
•   参考文献
• 第二章 基于碳点的比率荧光探针用于区分和检测人全血中的乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶
•   1 前言
•   2 试剂与仪器
•     2.1 试剂
•     2.2 仪器
•   3 实验部分
•     3.1 CDs的合成和性质
•       3.1.1 CDs的合成
•       3.1.2 CDs的pH稳定性
•       3.1.3 CDs对不同金属离子的响应
•     3.2 实验条件的优化
• 2+浓度的优化'>      3.2.1 Cu²⁺浓度的优化
•       3.2.2 底物ATCh浓度的优化
•       3.2.3 底物BTCh浓度的优化
•     3.3 AChE和BChE的检测
•     3.4 选择性和干扰实验
•     3.5 AChE和BChE抑制剂的筛选
•     3.6 全血样品的前处理
•     3.7 人全血中AChE和BChE的检测
•   4 结果与讨论
•     4.1 检测全血中ChEs活性的比率荧光探针的构建
•     4.2 CDs的合成与表征
•       4.2.1 CDs的表征
•       4.2.2 CDs的pH稳定性
•       4.2.3 CDs对不同金属离子的响应
•     4.3 基于CDs的比率荧光探针的检测机理
•       4.3.1 比率荧光探针的构建机理
•       4.3.2 比率荧光探针用于检测ChEs的机理
•     4.4 实验条件的优化
• 2+浓度的优化'>      4.4.1 Cu²⁺浓度的优化
•       4.4.2 底物ATCh和BTCh浓度的优化
•     4.5 比率荧光探针用于检测ChEs
•     4.6 AChE和BChE的抑制剂的筛选
•     4.7 选择性与干扰性实验
•       4.7.1 比率荧光探针的选择性
•       4.7.2 样品基质对比率荧光探针的干扰性
•     4.8 实际血液样品中ChEs活性的检测
•   5 本章小结
•   参考文献
• 全文总结
• 综述
•   参考文献
• 硕士期间发表文章
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐晓曼

导师: 胡琴

关键词: 碳点,分子印迹聚合物,咖啡酸,比率荧光,胆碱酯酶

来源: 南京医科大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,生物医学工程

单位: 南京医科大学

分类号: R318

总页数: 73

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