量子点阵列图谱用于不同核酸碱基与血清蛋白的区分检测

摘要

阵列图谱分析技术，又称为“化学鼻/舌头”，采用人工模拟嗅觉/味觉系统的传感模式，构建阵列图谱位点，基于不同传感位点的微分差异，实现目标物的区分与检测。该方法具有简单快速、高通量、便于微型组装等特点，在食品安全、生物医学检测、环境监测等领域具有潜在的应用前景。目前，纳米材料因为具有高比表面积、便于生物修饰与功能化等特点，将纳米材料应用于阵列图谱探针的构建，为阵列图谱技术的发展提供了新的契机。量子点（QDs）具有独特的尺寸依赖的光物理性质，作为优异的荧光探针，已广泛应用于化学生物传感、生物医学成像、化学催化等领域。本论文以阵列图谱分析作为出发点，采用量子点荧光纳米颗粒作为信号探针，发展对不同核酸碱基、血清蛋白质等重要生物分子的区分与检测技术，主要开展了以下两个方面的工作：
　　1．基于不同核酸碱基对量子点激子能量转移效应的微分差异，发展了量子点的荧光阵列图谱方法，实现了不同核酸碱基的识别与区分。分别以巯基乙酸、2-二甲胺基乙硫醇盐酸盐、巯基乙胺和N-乙酰基-L-半胱氨酸四种不同配体合成了不同表面功能化的水溶性量子点，量子点分别与ATCGU五种核酸碱基构成阵列图谱。核酸碱基诱导量子点发生团聚与自组装，引起量子点之间的激子能量转移效应，导致量子点发生不同程度的荧光淬灭与发射波长红移。以量子点荧光强度为响应信号，基于不同量子点与不同核酸碱基的微分差异作用，采用线性判别分析，实现了五种不同核酸碱基的识别，并构建了核酸碱基区分的识别条形码；基于该方法进一步实现了不同稀有核酸碱基的快速区分。在该量子点阵列图谱中，量子点既作为荧光响应单元，又作为识别单元，提供了一种简单和无标记的生物传感方法，为量子点的生物传感和阵列图谱技术提供了新的平台。
　　2．基于不同血清蛋白对于量子点纳米胶束的刺激响应作用，发展了量子点荧光共振能量转移的荧光阵列图谱方法，实现了不同血清蛋白质的识别与区分。4种不同表面活性剂（十二烷基磺酸钠、十二烷基肌氨酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵）与4种聚电解质（聚甲基丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠-马来酸共聚物、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚烯丙基胺盐酸盐）进行组合，基于超分子自组装方法制备了7种纳米胶束，并同步包被量子点-Texas Red? DHPE的荧光共振能量供体受体对。5种不同的血清蛋白质（免疫球蛋白，人血清白蛋白，a-抗胰蛋白酶，纤维蛋白原，运铁蛋白）分别与7种纳米胶束作用，诱导纳米胶束发生组装变化，导致荧光染料的荧光变化。基于量子点纳米胶束与不同血清蛋白质的微分差异作用，构建了基于量子点的阵列图谱技术，结合线性判别分析，实现了5种血清蛋白质的阵列区分。对于未知浓度的蛋白质样品，采用吸光度浓度归一化方法，也达到了有效地辨别与区分。该阵列图谱方法设计灵活，信号灵敏，有望应用于血清蛋白质实际样品的检测与区分。基于量子点纳米胶束的可控组装，也为纳米胶束组装研究提供重要的参考价值。

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第1章 绪论

1.1阵列图谱技术的概念

1.2阵列图谱技术的分类

1.3纳米材料在光学阵列图谱技术中的应用

1.4光学阵列图谱技术在化学生物传感方面的应用

1.5本文拟开展的研究工作

第2章 基于荧光量子点阵列图谱技术的核酸碱基识别研究

2.1前言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4小结

第3章 基于量子点纳米胶束刺激响应的血清蛋白阵列图谱分析研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 量子点阵列图谱响应识别原始数据

致谢