基于二氧化锰纳米片层快速检测生物小分子的新方法研究

摘要

葡萄糖、氨基酸、谷胱甘肽等生物小分子是组成生物大分子的构件分子，在生命活动中起着特别重要的作用。这些小分子的含量及状态直接关系到生物体的健康情况，因此深入研究生物小分子对于在分子水平上阐明生命过程、疾病治疗、药物开发等方面具有重要意义。特别是建立快速、灵敏、高效的对生物分子的检测方法更成为了化学生物分析领域的研究前沿和热点。本论文基于纳米材料，发展了简便、快速、灵敏地葡萄糖和谷胱甘肽检测的新方法，具体包括以下三个方面：
　　1、葡萄糖在生物新陈代谢过程中起着关键的作用，同时它的含量也与肥胖或低血糖症有着紧密联系。本实验建立了一种基于二氧化锰纳米片层的简单、快速比色检测葡萄糖的传感方法。葡萄糖可以在葡萄糖氧化酶的存在下生成葡萄糖酸和双氧水，双氧水在中性条件下进一步通过消解二氧化锰纳米片层，使在其在376 nm处的吸光度下降。基于此，通过检测二氧化锰纳米片层水溶液在376 nm处的吸光度变化，建立起了葡萄糖浓度和吸光度变化值的关系。该方法对葡萄糖的检测范围为0.5μM-50μM，检测限达到0.17μM。同时基于二氧化锰溶液的颜色变化可以发展成一种可视化半定量的检测手段，这种方法在血清中检测葡萄糖仍可以得到可靠的结果，进而提供一种低成本、高灵敏的生物和临床诊断方法。本实验提出的检测方法检测过程较快、便捷、简单、环保，不需要制备复杂的功能纳米探针，无需昂贵的仪器，进一步提供了双氧水涉及的目标物检测潜力。
　　2、谷胱甘肽广泛存在于哺乳动物和真核生物的细胞中，可以减少细胞代谢过程中产生的自由基、维持新陈代谢过程。本实验基于二氧化锰纳米片层溶液建立起了一种快速免标、高灵敏和高选择性的谷胱甘肽的比色检测方法。由于具有较强的还原性，谷胱甘肽可以直接将二氧化锰纳米片层消解为二价锰离子。体系中的二氧化锰纳米片层含量减少，溶液在376 nm处的紫外吸收强度明显降低，同时溶液颜色变浅。基于此，我们建立起了利用比色法检测谷胱甘肽的方法。该方法具有较宽的检测范围0.5-10μM，检测限达到0.1μM。二氧化锰纳米片层制备简单，原料廉价易得。该方法检测过程较快，可以在10分钟内完成检测，同时也实现了复杂生物样品中谷胱甘肽的定量检测。进而，本方法为在生物医学领域快速便捷检测谷胱甘肽提供一种新选择。
　　3、本章建立了一种基于层析试纸条技术的荧光恢复法检测谷胱甘肽技术。首先将制备的生物素化的量子点和二氧化锰纳米片层混合制备成纳米复合物，将复合物涂于结合垫处，硝酸纤维素膜上画上链霉亲和素(SA)线，组装成成品试纸条。当谷胱甘肽水溶液滴加到样品垫上时，在毛细作用下谷胱甘肽水溶液向前流动，在结合垫上谷胱甘肽可以将二氧化锰纳米片层消解掉，同时释放出游离的生物素化的量子点，量子点的荧光恢复。生物素化的量子点在硝酸纤维素膜上向前流动，直到被检测线上的链霉亲和素捕获。溶液中谷胱甘肽的浓度越高，消解的二氧化锰纳米片层越多，释放出游离的生物素化的量子点越多，同时会使检测线上捕获的生物素化的量子点增多，荧光信号越强。本实验建立的检测谷胱甘肽的方法将层析试纸条技术和生物素化的量子点二氧化锰纳米复合物结合起来，进而提供一种便携式的、快速的生物和临床诊断方法。本实验建立的方法检测范围为0.05mM-1.5mM，在该范围内有较好的线性关系，检测限达到0.03mM。且在血清中应用具有较好的选择性。该方法无需复杂昂贵的仪器及繁琐的操作过程，过程十分简便，有利于方法的规模推广，同时为诊断其它目标物提供一种检测平台。在医学检测及临床应用方向具有重要意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1生物小分子简介

1.2生物小分子检测的方法研究与发展

1.3纳米材料在生物小分子检测中的应用

1.4本论文拟开展的工作

第二章 基于二氧化锰纳米片层比色法快速定量检测葡萄糖

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 基于二氧化锰纳米片层的比色法快速检测谷胱甘肽

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 基于二氧化锰片层和量子点复合物的试纸条技术快速检测谷胱甘肽

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文

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