基于Ti3C2 MXenes的光分析平台用于几种癌症标志物及铁离子检测

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生物体内的小分子、肿瘤标志物及环境中相关污染物等的分析与检测,是分析化学的重要任务之一。本文在对纳米材料的制备与功能化、荧光分析的基本理论和荧光传感器的构建等方面进行综述的基础上,制备了Ti3C2 MXenes纳米片及量子点,用于生物体内miRNA、外泌体和环境中的铁离子的检测。主要工作如下:1.利用简单的方法以MAX(M是一种早期过渡金属,A是A族元素,X是C和/或N)为前驱体,通过氢氟酸刻蚀、二甲基亚砜剥离以及超声等操作合成了二维MXenes纳米片,并用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察其形貌,粉末X射线衍射、Zeta电位等表征其性质,构建传感平台,并将其初步应用于miRNA的传感研究。2.构建了一种独特的Cy3标记的CD63适配体/Ti3C2 MXenes纳米复合物,将其作为一种自内标荧光共振能量转移(FRET)纳米探针,用于定量检测外泌体。Cy3-适配体可以通过氢键和金属螯合作用选择性吸附在MXenes纳米片上,其荧光信号因Cy3与MXenes之间的FRET而被迅速淬灭。细胞外膜表面的CD63蛋白与CD63适配体亲和力很强,能与其特异结合,并能使之从Ti3C2 MXenes表面释放,最终使荧光恢复。同时,MXenes自身荧光在整个过程中变化不大,可作为内标。此自内标开启型FRET生物传感平台对于外泌体的检测限为每毫升1.4×103个,比常规ELISA法检测限低1000倍。该荧光传感器还可与荧光共聚焦扫描显微镜图像相结合,用于识别不同种类外泌体和不同种类外泌体上的不同标志物。3.合成了一种新型荧光MXenes量子点(MQDs),用于Fe(Ⅲ)的灵敏和选择性检测。MQDs是通过简单的氢氟酸刻蚀法和二甲基亚砜剥离法制备纳米片,再采用一步超声法制得。合成的MQDs显示出激发依赖性行为,量子产率为7.7%。MQDs的荧光可以被Fe(Ⅲ)淬灭,且具有高的选择性,线性范围5-1000mM,检出限为310 nM。同时我们研究了Fe(Ⅲ)对MQDs荧光淬灭的机理:通过氧化还原反应和内滤效应(IFE)的协同作用淬灭MQDs的荧光。MQDs合成方法简单,可用于血清和海水中Fe(Ⅲ)的灵敏检测。
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