基于碳点的分子印迹光学传感器的制备及其在蛋白质识别中的应用

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低丰度蛋白质的分离和检测通常在诊断和治疗中发挥着重要作用。分子印迹技术是在聚合物的合成中产生预定选择性分子识别位点的非常有前景且简便的分离方法之一。目前,生物大分子和特定蛋白质的印迹吸引了研究者们相当大的兴趣。然而,蛋白质的许多性质都极大地影响着它们的印迹效应,如柔性构象、大尺寸、复杂的表面结构、溶解性以及对环境的敏感性等。因此,越来越多的研究人员正在寻找一种温和、简便且快速的蛋白质检测方法来克服这些问题。碳点(CDs),作为碳基纳米材料家族中的一员,具有优异的光学性质、化学稳定性和良好的水溶性,在化学传感领域备受关注。近年来,结合了分子印迹技术的高选择性和碳点荧光测量的高灵敏度的分子印迹荧光传感器在诸如化学和生物分析的许多领域中脱颖而出,成为在复杂样品中检测痕量分析物的强有力的手段之一。基于以上研究背景,本论文以碳点为荧光信号,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为温敏性单体及功能单体,构建了用于检测蛋白质的分子印迹荧光传感器。主要研究内容如下:1.利用表面印迹法,以硅烷化碳点(CDs/SiO2)为荧光信号,N-异丙基丙烯酰胺为温敏单体,牛血红蛋白(BHb)为模板分子,制备了用于选择性和灵敏地识别BHb的分子印迹聚合物。通过傅里叶变换红外光谱、高分辨透射电子显微镜、荧光光谱等对其进行了表征。在最佳条件下,该传感器的荧光强度随着BHb浓度的增加而线性猝灭,线性荧光猝灭范围为0.02-1.0 mg/mL,检测限是0.01 mg/mL,印迹因子IF是3。制备的分子印迹荧光传感器能够选择性地捕获目标蛋白质BHb,竞争结合实验表明该传感器对靶蛋白具有较高的选择性和专一性识别。此外,该传感器成功应用于生物样品中BHb含量的测定。2.利用表面印迹法,以CDs/SiO2为荧光信号,卵清蛋白(OVA)为模板分子,制备了一种用于检测OVA的分子印迹荧光传感器。该传感器对温度具有荧光响应,其荧光强度随温度的变化而发生变化,可作为一种温度开关来控制靶蛋白OVA的识别与释放。此外,该传感器可用于OVA的定量检测,线性检测范围为0.02-0.08 mg/mL,检测限是0.01 mg/mL。该传感器对OVA显示出较好的选择性,能够特异性识别OVA。该传感器能够灵敏准确地测定生物样品尿液中OVA的含量,回收率为95.9-104.1%。3.以脂肪酶(Lipase)为模板分子,3-氨丙基三乙氧基硅烷和CDs为功能单体制备了脂肪酶分子印迹聚合物,利用高分辨透射电子显微镜对所制备材料的形貌进行了表征。将所制备的材料分别嵌入脂肪酶及其它蛋白质溶液中,该材料对脂肪酶的吸附量远远高于其他蛋白质,并且对脂肪酶显示出较高的选择性。
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