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【6h】

表面功能化贵金属纳米簇的生物化学分析

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声明

第1章 引言

1.1 纳米材料的概述

1.2 纳米材料的概念及理化性质

1.3 金纳米簇和金纳米颗粒的制备方法

1.4 基于金纳米簇的荧光分析传感和金纳米颗粒的比色法

1.5 金纳米簇和金纳米粒子的应用

1.6 本论文选题意义及研究内容

第2章 利用谷胱甘肽修饰的金纳米簇基于铜离子的媒介对硫离子进行的荧光检测

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 基于抑制十六烷基三甲基溴化铵促使金纳米簇的荧光增强建立对肝素的荧光传感

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

第4章 基于金纳米颗粒和金纳米簇的荧光共振能量转移检测肝素

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 聚乙烯亚胺与8- 羟基-5-喹啉磺酸共同修饰的金纳米簇基于Mg2+荧光检测PO43-

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1 总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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摘要

贵金属纳米材料在材料学、环境科学、电子学、生物学、生物化学与医学等很多领域都引起了人们广泛的研究兴趣。金属纳米簇材料因其独特的光学、电学、磁学等性质,成为近些年来新的研究热点。本文通过将生物小分子修饰于纳米材料表面,一方面提高了纳米材料的水溶性;另一方面还将其表面功能化,提高选择性。本文设计了四种不同功能化的金纳米材料用于生物分子的特异性识别,分别建立了硫离子、肝素和磷酸根离子的检测方法,结果如下:
  (1)利用谷胱甘肽修饰的金纳米簇基于铜离子的媒介对硫离子进行荧光检测。实验发现,修饰于金纳米簇表面的GSH的功能团能与Cu2+发生金属配位作用,二价铜离子与GSH中的巯基发生络合,从而引起其光谱变化并伴随着荧光淬灭。随着硫离子加入,硫离子与巯基对铜离子产生的竞争作用增强,使金纳米簇的荧光逐渐恢复。实验结果显示 Cu2+和 S2-的加入顺序不同,GSH-AuNCs荧光光谱的变化、紫外灯下的荧光强度的变化以及紫外吸收光谱的变化也不同,从而设计了一种荧光开关模式的对硫离子检测体系。S2-浓度在2.0-24.0μM范围内与Cu2+-GSH-AuNCs体系荧光呈现良好的相关性。本方法的检测限为0.7μM。此外,本方法成功的运用于细胞成像及血清中S2-的检测。
  (2)基于抑制十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)促使金纳米簇的荧光增强而建立对肝素(Hep)的荧光检测。CTAB作为阳离子表面活性剂通过静电和疏水作用实现自组装促使金纳米簇的荧光增强,向测定的体系中加入肝素,因其与肝素的亲和力更高,从中除去 CTAB复合纳米材料,淬灭荧光信号。从透射电镜图像(TEM)可知,GSH-AuNCs与 CTAB形成的复合纳米材料的粒径为3.41 nm,而GSH-AuNCs的粒径为1.64 nm,说明形成了CTAB复合纳米材料。同时由红外光谱、紫外光谱、瑞利散射光谱图也可表明向GSH-AuNCs溶液中加入CTAB和Hep之后光谱均发生相应的变化。利用纳米簇引起的这种自组装和拆卸模式设计了一种简便、高选择性和灵敏的荧光检测 Hep的方案。肝素在0.1-1.6μg/mL范围内的理论检测限为0.075μg/mL。
  (3)带正电荷的聚乙烯亚胺(PEI)诱导AuNPs聚集过程的抑制作用;通过紫外和荧光两个光谱分析对比AuNCs和AuNPs荧光共振能量转移建立的肝素检测。根据PEI诱导的AuNPs聚集的结果,AuNPs溶液由酒红色变为蓝色,且在610 nm处产生新的吸收峰,与AuNCs的发射峰重叠,因为AuNCs和AuNPs可以发生静电桥接作用引起 PEI荧光共振能量转移,导致光致发光减弱甚至消失;而Hep存在时,Hep与PEI的强静电作用致使AuNPs不发生聚集,从而不产生荧光共振能量转移。通过TEM图像可以证明Hep诱导的这种抗聚集性。实验结果显示PEI引起AuNPs的聚集,且能够在其表面找到纳米簇的存在。实验中可通过溶液颜色的变化、紫外吸收光谱的变化以及荧光光谱的变化分别实现了对Hep的定性和定量分析,Hep在0-187.5 ng/mL范围内的紫外光谱法和荧光光谱法的最低检测限分别为2.187 ng/mL和12.2 ng/mL。此方法也应用于血清中Hep的检测。
  (4)合成一种GSH-AuNCs/PEI/8Q5S复合材料,该复合材料在620 nm处的发射峰与GSH-AuNCs相比具有10 nm的红移以及在500 nm处有个新的弱发射峰,由于8Q5S与Mg2+之间具有金属配位作用,Mg2+与PO43-具备络合作用,其基于PO43-、Mg2+以及8-羟基喹啉-5-磺酸(8Q5S)的螯合增强500 nm处的荧光信号。整个体系在0-80μM的范围内对磷酸根离子的最低检测限为0.85μM。本方法也在人血清中得到了应用。

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