基于近红外硫化银量子点的生物大分子荧光传感体系研究

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荧光传感方法操作简单,灵敏度高,能实现实时、无损的检测分析,因此受到了研究者们的广泛关注。由于荧光量子点比传统有机染料拥有更高的光稳定性,因而得到了广泛应用。近年来,随着荧光量子点的不断发展以及在生物及医学领域的应用,研究者们越来越迫切需要性能更为优良的荧光量子点。近红外硫化银量子点(NIR Ag2S QDs),具有窄的能带间隙,发射光位置可从近红外区调至近红外二区以及较高的光稳定性和量子产率等优点。此外,NIR Ag2S QDs本身不含有毒重金属元素,生物毒性低,是一种生物相容性好的荧光材料。因此开发基于NIR Ag2S QDs的生物分析传感体系,是十分有意义的研究工作。本论文合成了NIR Ag2S QDs,并基于其荧光性质构建了荧光生物传感平台,成功实现了对生物大分子细胞色素c及碱性磷酸酶活性的传感和成像。具体工作如下:第一章绪论简单介绍了量子点(QDs)及近红外量子点(NIR QDs)的发展,着重叙述了NIR Ag2S QDs的合成、功能化修饰及生物应用。最后对本工作进行了总结并阐述了研究意义。第二章基于近红外硫化银量子点构建细胞色素c荧光传感平台的研究通过一锅法水热合成了3-巯基丙酸稳定的Ag2S QDs,其荧光发射位置约在790 nm左右,并采用TEM、XRD、FTIR以及XPS等表征手段进行了表征。实验发现,细胞色素C(Cyt c)被胰蛋白酶水解后的产物可以催化H2O2产生·OH,·OH能够氧化咖啡酸并产生醌类物质,通过电子转移机理猝灭Ag2S QDs的荧光。基于此,我们设计了一种Cyt c触发级联反应导致Ag2S QDs荧光猝灭,从而实现对Cyt c灵敏检测的荧光分析新方法。该荧光传感平台对Cyt c的响应线性范围为2.0150 nM,检出限低至1.7 nM,适用于细胞水平中Cyt c含量的检测。第三章基于近红外硫化银量子点构建比率型碱性磷酸酶荧光传感平台的研究3-巯基丙酸稳定的NIR Ag2S QDs表面含有羧基配体,可与Ce3+结合而增强荧光,同时染料钙黄绿素(calcein)通过自身的羧基官能团与Ce3+络合而使荧光猝灭。碱性磷酸酶(ALP)水解底物对硝基苯基磷酸酯(pNPP)产生的PO43-与Ce3+有更高的结合能力,可使NIR Ag2S QDs增强的荧光减弱,而calcein的荧光得到恢复。基于此发现,我们利用NIR Ag2S QDs和calcein复合材料构建了比率型的ALP传感平台。我们通过TEM、Zeta电位、DLS及荧光寿命等表征手段证实了Ce3+是通过聚集诱导增强(AIE)机理实现了NIR Ag2S QDs的荧光增强,而calcein的荧光猝灭源于静态猝灭机理。该传感器对ALP的线性响应范围为2-100 mU/mL,检出限为1.28 mU/mL。该方法已经成功用于血清中的ALP检测,抑制剂的筛选及HeLa细胞中内源性ALP的成像。
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