金纳米团簇的合成及其在生物传感器中的应用

摘要

近年来，亚纳米尺寸的贵金属纳米团簇由于其独特的物理化学性质在基础科学研究和技术探索领域备受关注。在不同领域里贵金属纳米团簇的多种应用被相继提及，例如:化学传感、生物成像、催化、生物标记和电化学等，在众多应用领域里，荧光生物传感器近年来发展得比较迅速，因其合成简便、操作简单、灵敏性高且能够重复利用。所以基于贵金属纳米团簇的荧光生物传感器尤为重要。
　　阿兹海默病(Alzheimer'sdisease，AD)又称为老年痴呆症，是一种常见的神经退行性疾病，可以严重的影响人的记忆能力和认知能力。人脑内的乙酰胆碱酯酶具有极高的水解活性，能降解神经递质乙酰胆碱，被看作治疗阿兹海默病的有效靶标。人脑内乙酰胆碱的含量与胆碱能功能障碍有密切关系。传统检测方法有诸多限制，例如:灵敏度低、干扰因素多、前处理复杂等…因此，开发出有效的方法检测出血液中的胆碱类物质有着十分重要的意义。
　　本论文合成了一种荧光金纳米团簇作为荧光分子探针，用于高灵敏高选择的检测胆碱类物质，我们将其运用到人类血清样品中检测血液中的胆碱类物质也取得了令人满意的结果。
　　本论文的主要工作如下:
　　1.研究发现蛋白质中包含氨基、羧基、巯基等官能团，能够作为有效的配基起结构稳定作用，以其为模板能够合成发荧光的纳米材料—金纳米团簇。本文将一种蛋白质——牛血清蛋白变性，充分利用其结构中的35个半胱氨酸残基作为共价配基稳定金属原子。文章分别考察了蛋白质原料是否变性，环境中离子强度变化和不同存放时间等因素对金纳米团簇荧光效率的影响，制得的金纳米团簇分散性好，粒径为1-2nm，在紫外灯照射下发出强烈的红色荧光。
　　2.使用上述合成方法，以变性的牛血清蛋白为模板能够合成稳定的金纳米团簇，基于此我们构建了一种简单无标记的荧光生物传感器检测生物体内乙酰胆碱酯酶的酶活。由于乙酰胆碱酯酶能够水解碘化硫代乙酰胆碱，产生的硫代胆碱能使金纳米团簇的荧光猝灭，以此检测人体血液乙酰胆碱酯酶酶活。该传感器检测限为0.02U/mL-1，经济简便，灵敏性高。
　　3.基于纳米团簇对生成的H2O2敏感会导致荧光猝灭的现象构建了一种选择性好、灵敏性高、简单无需标记的荧光传感器。乙酰胆碱酯酶能够催化乙酰胆碱生成胆碱，通过胆碱氧化酶与胆碱发生的氧化作用会生成H2O2，能强烈猝灭金纳米团簇的荧光，以此检测人体血液中乙酰胆碱的浓度。该法检测乙酰胆碱的检测限低至5pM，与传统检测方法比较具有一定的优势。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 贵金属纳米团簇的概述

1．2 贵金属纳米团簇的物理化学性质

1．2．1 表面效应

1．2．2 量子尺寸效应

1．2．3 生物相容性

1．3 贵金属纳米团簇的制备方法

1．3．1 改良的Brust-Schiffrin方法

1．3．2 模板法

1．3．3 配基交换法

1．3．4 蚀刻法

1．3．5 光还原合成法

1．4 纳米材料的表征方法

1．4．1 紫外-可见吸收光谱法

1．4．2 荧光光谱法

1．4．3 X射线光电子能谱法(XPS)

1．4．4 透射电子显微镜(TEM)

1．4．5 高分辨质谱(HRMS)

1．5 荧光纳米材料及其应用

1．6 本文构思

第二章 金纳米团簇的合成与表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器和试剂

2．2．2 实验部分

2．2．3 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 蛋白质模板的分析考察

2．3．2 测试与表征

2．4 结论

第三章 以变性牛血清蛋白为稳定剂合成金纳米团簇及其应用于检测乙酰胆碱酯酶酶活

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 实验原理

3．2．3 实验过程

3．3 结果与讨论

3．3．1 灵敏度考察

3．3．2 特异性考察

3．3．3 传感器稳定性考察

3．3．4 检测人类血清中的AChE

3．4 结论

第四章 H2O2敏感的金纳米团簇为荧光探针检测血液中的乙酰胆碱

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 实验原理

4．2．3 实验过程

4．3 结果与讨论

4．3．1 灵敏度考察

4．3．2 特异性考察

4．3．3 传感器稳定性考察

4．3．4 检测人血清样品中的ACh

4．4 结论

结语

参考文献

攻读学位期间发表的相关论文

致谢

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