蛋白质纳米粒子共振光散射探针的研究

摘要

蛋白质是生命有机体的主要成分,在生命体生长发育的各个阶段都起着重要作用,所以蛋白质检测技术的发展在生命科学的各个领域越来越重要.随着生命科学对蛋白质检测技术要求的提高,已有的蛋白质检测技术的局限性日益暴露出来.所以研究普遍适用性好、操作简便、灵敏度高的蛋白质检测新技术显得越来越迫切.该文以纳米金和纳米铁(Ⅲ)为探针,基于纳米粒子在蛋白质模板上的聚集,应用共振光散射(RLS)技术对蛋白质纳米粒子共振光散射探针进行了研究,建立了高灵敏度的蛋白质检测方法.液相介质中纳米粒子和蛋白质都带有一定量的正负电荷,在合适的条件下通过静电引力相互作用,纳米粒子在蛋白质模板上聚集.大的聚集体形成或聚集体中相邻粒子之间电子的偶极-偶极相互作用和共轭效应导致体系产生强烈而稳定的共振光散射,在一定范围内共振光散射强度同蛋白质的浓度成正比.研究发现纳米金和纳米铁(Ⅲ)体系产生不同的共振光散射光谱,当加入少量蛋白质后均出现强烈的共振光散射增强现象,其共振光散射峰分别位于531nm和451nm,并且散射强度与蛋白质浓度在一定范围内具有良好的线性关系.试验中采用Frens法制备了不同粒径的金纳米粒子,对于15nm的纳米金,在优化的最佳试验条件下,即0.01mol/L pH4.56的NaAc-HAc缓冲介质中,测定牛血清蛋白BSA的检测限为4.6ng/mL,线性范围为0.01~0.30μg/mL.而粒径大于15nm的金颗粒表现出相对比较差的线性范围0.02~0.10μg/mL,甚至100nm的金颗粒没有观察到共振光散射增强现象.纳米铁(Ⅲ)在最佳试验条件下,即pH7.4的二甲砷酸钠缓冲介质中,BSA测定的检测限为6.6ng/mL,线性范围为0.02~0.70μg/mL.试验结果表明离子强度(NaCl浓度)对体系散射强度有着非常明显的负影响,纳米金和纳米铁(Ⅲ)的临界NaCl浓度分别为0.02mmol/L、0.10mmol/L.常见的金属离子和氨基酸不干扰测定,金属离子的允许浓度一般为1.0×10<'-7>mol/L,而氨基酸的允许浓度相差比较大,但都高于2.0μg/mL.相同浓度的不同蛋白质(牛血清白蛋白、人血清白蛋白、γ-球蛋白、明胶)对方法的响应差异性不大.将纳米粒子共振光散射探针应用于人血清总蛋白的测定,并与考马斯亮蓝的方法作比较,得到了满意的结果.纳米粒子与蛋白质之间的作用力主要是静电引力,它们的结合属于物理吸附过程,不改变蛋白质的化学性质,所以有利于蛋白质的进一步分析.纳米粒子探针制备容易,便宜无毒.鉴于其优良的检测性能和实用性,纳米粒子共振光散射探针可能成为检测纳克级蛋白质的有效工具,并为免疫分析及其生物芯片的检测提供一个操作简便、高灵敏度的技术平台.

目录

文摘

英文文摘

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主要符号表

1引言

1.1蛋白质的检测方法

1.1.1吸光光度法和荧光光度法

1.1.2化学发光分析法

1.1.3散射分析法

1.2纳米粒子及其应用

1.3纳米离子共振光散射探针的研究及应用前景

附：试验路线图

2蛋白质纳米金共振光散射探针的研究

2.1试验部分

2.1.1试验主要试剂

2.1.2试验主要仪器

2.1.3试验方法

2.2结果与分析

2.2.1不同粒径金纳米粒子的特性

2.2.2共振光散射光谱

2.2.3纳米金体系条件的优化

2.2.4散射强度与蛋白质浓度、粒子粒径的关系

2.2.5共存物质的干扰

2.2.6蛋白质的响应差异

2.2.7人血清试样中总蛋白的测定

2.3讨论

3蛋白质纳米铁(Ⅲ)共振光散射探针的研究

3.1试验部分

3.1.1试验主要试剂

3.1.2试验主要仪器

3.1.3试验方法

3.2.结果与分析

3.2.1共振光散射光谱以及紫外吸收光谱

3.2.2试验条件对散射强度的影响

3.2.3散射强度与蛋白质浓度的关系

3.2.4共存物质的干扰

3.2.5蛋白质的响应差异

3.2.6人血清试样中总蛋白的测定

3.3.讨论

4蛋白质纳米粒子共振光散射探针的综合讨论

4.1纳米粒子标记蛋白质的原理及共振光散射光谱

4.2影响灵敏度的因素

4.3分析方面的问题以及应用前景

5结论

参考文献

附录

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢