量子点DNA电化学发光体系的构建及PFOA基因毒理研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:blaze1982
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全氟有机化合物(PFCs)自1951年由3M公司研制成功以后,由于其具有较好的热稳定、化学稳定、高表面活性以及疏水疏油性能被广泛地应用于工业生产和生活领域。在全氟烷基化合物中,碳链长度为8的长链羧酸或磺酸类化合物占了较大的比例,而且这些长链羧酸和磺酸类化合物的最终降解产物多为全氟辛酸PFOA (Perfluorooctanoic Acid)和全氟辛烷磺酸PFOS (perfluorooctanesulfonate)。2009年5月,在关于持久性有机污染物的第四次缔约大会上,将PFCs中的全氟辛磺酸及其盐和全氟辛基磺酰氟列入了《斯德哥尔摩公约》。研究表明PFOA能通过呼吸道吸入和饮用水、食物的摄入等方式进入生物体,且很难被排出,最终富集于人体、生物体中的血、肝脏、肾脏和脑中,引发毒性作用,在美国国家环保局(EPA)科学顾问委员会报告中,已经将PFOA称之为“可能的(likely)致癌物”或者“提示性(suggestive)致癌物”。目前PFOA的毒性机理还不清楚,也鲜有基于分子水平的研究成果。电化学DNA传感器是研究DNA损伤的有利工具,电化学发光方法具有更高的灵敏性。本论文将采用电化学和电化学发光的方法研究PFOA和DNA的相互作用形式。具体研究内容包括:1.将CdSe纳米晶和DNA分子通过自组装的方法固载在金电极表面构建了CdSe-dsDNA/Au电化学发光传感器,共反应剂K2S2O8的条件下考察电化学发光强度在PFOA温浴前后的变化研究了PFOA对DNA的损伤作用。传感器的界面通过原子力显微镜和电化学阻抗进行了表征,得到了满意的结果。同时以亚甲基蓝(MB)为电化学指示剂检测其峰电流和峰电位的变化及X射线光电子能谱(XPS)的分析佐证了PFOA对DNA的损失作用。2.在以上实验的基础上,将CdSe-dsDNA组装在纳米金表面,发现CdSe量子点的电化学发光发生了淬灭现象。根据相关文献探讨了金纳米颗粒在一定的条件下对电化学发光产生淬灭的作用。接着我们以小牛胸腺ct-DNA替代了短链的DNA分子构建了CdSe-ctDNA-AuNPs(纳米金)电化学发光传感器,并研究了PFOA对小牛胸腺ct-DNA的损伤作用。经过实验研究发现,修饰在电极上的金纳米颗粒与量子点间的距离较近时会发生淬灭作用,而有趣的是CdSe-ct-DNA/AuNPs/GCE的电化学发光强度比CdSe-dsDNA/AuNPs/GCE发光强度有明显增大,该结果验证了纳米金在特定条件下的淬灭现象。3.鉴于DNA与钌配合物的作用机理已被晶体学所证实,为进一步考察DNA与PFOA的作用机理,利用[Ru(bpy)2dppz]2+为电化学发光探针研究了PFOA对DNA的损伤作用。实验过程中,制备了电极Ru-dppz/dsDNA/Au,通过对[Ru(bpy)2dppz]2+的电化学发光强度的变化探讨了PFOA对双链dsDNA的损伤;并通过组装单碱基误配MMdsDNA讨论了单碱基误配MMdsDNA与[Ru(bpy)2dppz]2+作用后的电化学发光强度变化,实验发现单碱基误配MMdsDNA的电化学发光强度低于互补双链dsDNA的电化学发光强度,基于此讨论了PFOA对DNA的损伤作用。实验中制备的电极过程具有简单、方便、性质稳定等的性质。通过以上分析讨论,得出环境污染物PFOA可对DNA在分子水平上造成损伤。
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