基于核酸探针和双光子探针检测生物活性小分子的研究

摘要

生命体就好比是一个复杂并且精确运行的工厂，而细胞作为完成生命活动的基础单元每时每刻都发挥着自己相应的作用。而活跃在各个细胞内的如活性氧化物、硫醇类物质等活性小分子通过发生化学生物反应过程参与了新陈代谢、细胞内信号转导等活动。在一定的浓度水平下，他们可以维持生物体正常生理活动;但其含量发生很大变化时，他们会导致新陈代谢的平衡打破，进而使生物体内生理功能紊乱，甚至引发重要的疾病。所以他们在体内浓度的高低经常作为一些疾病的诊断依据。因此检测这些活性小分子对了解生物体运转的机理和一些疾病的早期诊断有着重要的意义。基于生物活性小分子在生命体的重要作用，我们结合核酸探针和双光子探针在生命环境中检测的优势，主要开展了两个对生物小分子的研究工作:
　　(1)基于时间分辨光谱的核酸探针检测生物硫醇:核酸探针的两端分别标记了一个芘分子。并且核酸探针上的T碱基可以与汞离子(Hg2+)作用形成T-Hg2+-T结构，使核酸探针的构型发生变化从而加大了芘分子的距离并产生了单芘分子的荧光信号。当生物硫醇存在时，它可与核酸探针上的T-Hg2+-T结构中的汞离子发生络合反应，破坏了T-Hg2+-T结构，使核酸探针构型发生变化，构型的变化拉近两个芘分子的距离产生双芘信号。同时由于体系中还有γ-环糊精可以与双芘分子发生主客体作用，使得双芘分子的荧光强度增强并延长其荧光寿命，从而利用长荧光寿命的特点实现了在复杂样品中对生物硫醇的检测。
　　(2)基于双光子探针和环糊精主客体作用检测生物体内过氧化氢:将含有巯基的β-环糊精与金纳米颗粒相连;连有二茂铁双光子探针会因为二茂铁和β-环糊精发生主客体作用而相连，拉近了金纳米颗粒与双光子探针的距离，使其荧光猝灭。当体系中存在过氧化氢时在辣根过氧化物酶(HRP)的催化作用下，过氧化氢与二茂铁发生氧化还原反应，使二茂铁中的二价铁被氧化成三价铁从而不与β-环糊精发生作用。连有二茂铁的双光子远离了金纳米颗粒表面后，荧光恢复。利用双光子荧光信号由无到有，检测体系中的过氧化氢。

目录

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摘要

本文所用英文缩略词表

第1章 绪论

1．1 分子探针

1．1．1 分子探针简介

1．1．2 核酸分子探针

1．1．3 双光子分子荧光探针

1．2 生物硫醇

1．2．1 生物硫醇概述

1．2．2 几种重要的生物硫醇

1．2．3 生物硫醇的主要检测方法

1．3 生物体内活性氧化物

1．3．1 活性氧化物概述

1．3．2 几种重要的活性氧化物

1．3．3 活性氧化物与氧化应激

1．4 本论文的选题依据及研究内容

第2章 基于时间分辨光谱的核酸探针检测生物硫醇

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 DNA链与汞离子形成T-Hg2+-T的发卡型结构

2．2．4 荧光法检测生物硫醇

2．2．5 检测双芘探针的荧光寿命

2．3 结果与讨论

2．3．1 实验设计原理

2．3．2 实验条件优化

2．3．3 实验响应时间的考察

2．3．4 选择性考察

2．3．5 考察核酸探针和复杂样品的荧光寿命

2．3．6 利用时间分辨检测生物硫醇

2．4 小结

第3章 基于双光子探针和环糊精主客体作用检测生物体内过氧化氢

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂和仪器

3．2．2 双光子探针分子的制备合成

3．2．3 粒径为15nm的金纳米颗粒的制备

3．2．4 金纳米颗粒修饰巯基化-β-环糊精

3．3 结果与讨论

3．3．1 探针分子的表征

3．3．2 实验设计原理

3．3．3 15nm金纳米颗粒的制备及表征

3．3．4 修饰巯基-β-环糊精的金纳米颗粒的表征

3．3．5 考察不同浓度的β-环糊精修饰的金纳米颗粒对双光子探针的影响

3．3．6 二茂铁双光子探针对过氧化氢的识别

3．4 小结

结论与展望

参考文献

附录 攻读学位期间发表的学术论文

致谢