血红蛋白与Ag、CdS、CdSe纳米粒子相互作用及其生物分析应用

摘要

第一章：本章综述了纳米材料应用于生物技术的研究进展。主要包括纳米材料在临床诊断和疾病检测中的应用；纳米探针识别核酸序列；实现可定向输送和释放的靶向性药物。综述了纳米粒子与生物分子相互作用的研究进展及血红蛋白的研究进展。介绍了本课题组近年来的研究成果和本论文的选题意义。第二章：运用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱、同步荧光光谱、圆二色光谱(CD)及傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等手段,研究牛血红蛋白(Bovine Hemoglobin,简称BHb)与银纳米粒子的相互作用。结果表明,BHb能吸附在银纳米粒子的表面,使其415 nm处的特征等离子体共振吸收峰强度下降,峰位红移。随银纳米粒子的浓度增大,BHb分子中Soret带的吸收持续降低,说明银纳米粒子可能使部分血红素辅基从它们的键腔中脱离出来。Stern-Volmer方程分析表明,银纳米粒子静态猝灭BHb的内源荧光。由UV-vis和荧光光谱的变化,计算BHb与银纳米粒子的结合常数,其数量级达到109~1010。同步荧光光谱的蓝移说明,银纳米粒子扰动BHb分子内部的酪氨酸、色氨酸残基所处的微环境,使之包埋于疏水腔中。拟合计算远紫外CD数据发现,银纳米粒子诱导BHb产生轻微的二级结构改变,α-螺旋含量降低。FT-IR光谱结果提示,BHb中半胱氨酸残基的硫、羧基氧、酰胺及氨基酸残基中的氮原子与银纳米粒子可能有表面键合作用。第三章：运用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱、同步荧光光谱及傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等手段,研究了生理条件下CdS量子点对血红蛋白结构和构象的影响。研究结果表明,CdS量子点可以诱导部分的血红素辅基从它们的键腔中脱离出来。血红蛋白的内源荧光在加入CdS量子点后发生猝灭,根据Stern-Volmer公式,量子点浓度较低时的猝灭机理应为静态猝灭,浓度较高时有动态猝灭存在。由UV-Vis及荧光数据求得的CdS量子点和血红蛋白间的键合常数的数量级均为106。通过分析热力学参数？H0、？S0及？G0得知在键合过程中主要包括静电力和疏水作用力。FT-IR光谱结果提示,CdS量子点只是轻微地改变了血红蛋白的二级结构,α？螺旋仍为二级结构中的主要成分,推测结合位点主要是血红蛋白分子中的羧基氧、酰胺及氨基酸残基中的氮原子。第四章：本文利用CdSe量子点的荧光增强现象建立了一种检测痕量人血红蛋白的新方法,并探讨了CdSe量子点荧光增强的机理。在最佳测试条件下,血红蛋白浓度在0.375~105 ng·ml？1范围内,CdSe量子点的荧光增强与血红蛋白浓度呈良好的线性关系。检测限是0.18 ng·ml？1,对于30 ng·ml？1的血红蛋白而言该法的相对标准偏差为0.41% (测定9次)。该法的抗干扰性较强,用于测定血样中的血红蛋白结果令人满意。

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

1 纳米材料应用于生物技术的研究进展

1.1 纳米材料在临床诊断和疾病检测中的应用

1.2 纳米探针识别核酸序列

1.3 实现可定向输送和释放的靶向性药物

2 纳米粒子与生物分子相互作用的研究进展

3 血红蛋白及其相关研究进展

3.1 血红蛋白与其它分子相互作用研究进展

3.2 血红蛋白分析检测研究进展

4 本课题组近年来研究成果

5 本论文选题意义

第二章 牛血红蛋白与银纳米粒子相互作用的光谱研究

1 实验部分

1.1 仪器

1.2 试剂

1.3 实验方法

2 结果与讨论

2.1 等离子体吸收峰与表面吸附

2.2 Soret 带与血红素的脱离

2.3 荧光猝灭与结合常数

2.4 同步荧光与氨基酸微环境变化

2.5 远紫外圆二色光谱与二级结构变化

2.6 红外光谱与表面键合作用

3 小结

第三章 人血红蛋白与CdS 量子点相互作用的光谱研究

1 实验部分

1.1 主要试剂

1.2 CdS 量子点的制备与表征

1.3 光谱测定

2 结果与讨论

2.1 CdS量子点的性质

2.2 CdS量子点对血红蛋白中血红素辅基的影响

2.3 CdS量子点对血红蛋白氨基酸残基的荧光猝灭研究

2.4 键合模式

2.5 CdS 量子点对血红蛋白中色氨酸及酪氨酸残基微环境的扰动

2.6 红外光谱与键合位点的确定

3 小结

第四章 荧光 CdSe 量子点的制备及其对痕量人血红蛋白的定量分析

1 实验部分

1.1 主要仪器

1.2 主要试剂

1.3 实验方法

2 结果与讨论

2.1 巯基乙酸稳定的CdSe 量子点的表征

2.2 血红蛋白测试条件的优化

2.3 血红蛋白浓度对CdSe 量子点荧光强度的影响及机理分析

2.4 工作曲线和灵敏度

2.5 共存物质的影响

2.6 三种测试方法的对比

2.7 血样的测定和回收率实验

3 小结

参考文献

致谢

硕士期间整理、发表的学术论文