儿茶酚胺类物质介导的金壳生长——一种检测神经递质、酪氨酸酶活性及其抑制剂的新方法

摘要

近年来，各种形态、结构以及成分可控的新型核壳纳米材料引起了科研人员的极大兴趣。金纳米壳（GNSs）就是这样一种球状分层的新型纳米复合物颗粒，由薄的金壳和绝缘体核组成。将GNSs应用于生物分析传感领域，不仅体现了GNSs在性能上的优势，更为生物分析方法向着简单快速、价格低廉等方面发展开辟了广阔前景。本论文的工作主要集中在构建基于GNSs生长过程的新型生物传感器并将其应用于生物分析领域。利用GNSs生长过程中局域表面等离激元共振（LSPR）吸收峰的迁移，实现了对过氧化氢（H2O2）、儿茶酚胺类（CA）类物质、酪氨酸酶（TR）活性及其抑制剂的快速检测。
　　 具体工作内容如下：
　　 1.通过自组装技术和胶体还原化学方法制备出金-二氧化硅复合颗粒（SiO2/GNPsⅠ）。利用H2O2介导SiO2/GNPsI生长成完整GNSs过程中光学性质的变化，构建了基于SiO2/GNPsI的H2O2传感器。H2O2能够作为还原剂，将氯金酸离子（AuCl4-）还原成单质金（Au0），以SiO2/GNPsⅠ表面的金纳米颗粒（GNPs）为晶核沉积长大，直至形成完整的GNSs。利用紫外-可见-近红外分光光度计和透射电镜分别观察了GNSs生长过程中的光学变化和形貌演变。实验结果表明，该传感器具有简单方便、快速灵敏的优点。此外，我们也研究了反应体系中K2CO3-HAuCl4混合溶液的量和陈化时间对检测过程的影响。
　　 2.根据GNSs成壳过程中的生长规律，通过分子自组装技术在SiO2/GNPsI基础上制备出LSPR吸收峰波长在～600nm的生长敏感型复合纳米颗粒（SiO2/GNPsⅡ），并创新性地将其作为GNSs前体复合颗粒介导GNSs的生长。利用CA类物质共同的还原性酚羟基将溶液中的AuCl4还原成Au0，以SiO2/GNPsⅡ表面吸附的GNPs为种子逐渐沉积，使得GNPs逐渐长大、连接，最终在SiO2表面形成一完整的金壳层。根据此过程中CA类物质浓度与GNSs生长过程中吸收峰波长迁移的关系，实现了对CA类物质的定性检测。实验结果表明该方法简单快速，对于临床诊断、疾病发病机理的探讨和治疗方案的确定具有非常重要的意义。
　　 3.在有氧条件下，TR能够催化酪氨酸氧化成左旋多巴（L-DOPA）。L-DOPA具有还原性，能够将AuCl4-还原成Au0，以Si02/GNPsⅡ表面的GNPs为成核位点逐渐沉积，使得GNP8不断长大、彼此连接，直至最后在SiO2表面形成一层连续的金壳层。在此过程中，GNSs的LSPR吸收峰不断红移且红移的程度和TR活性之间存在着定量关系。在此基础上，我们也利用GNSs的生长过程实现了对TR抑制剂--肉桂酸和对羟基苯甲酸的检测，并结合酶动力学方法分别研究了这两种抑制剂对TR活性的抑制作用。实验结果表明该方法简单快速、灵敏度高，在医药、化妆品、食品工业和农业等领域有着广阔的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 核壳结构纳米材料概述

1.2.1 核壳结构纳米材料的分类

1.2.2 核壳结构纳米材料的制备

1.3 金纳米壳(GNSs)的研究概况

1.3.1 GNSs的制备

1.3.2 GNSs的性质

1.3.3 GNSs的应用

1.4 本论文的研究目的和主要研究内容

参考文献

第二章 基于金-二氧化硅复合颗粒的过氧化氢的检测

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂和材料

2.2.2 仪器与设备

2.2.3 SiO2/GNPs Ⅰ的制备

2.2.4 基于SiO2/GNPs Ⅰ的H2O2的检测

2.3 结果与讨论

2.3.1 SiO2/GNPs Ⅰ的光学和形貌表征

2.3.2 基于SiO2/GNPs Ⅰ的H2O2的检测

2.3.3 H2O2介导GNSs生长的影响因素

2.4 本章小结

参考文献

第三章 生长敏感型复合纳米颗粒的制备及基于金壳生长过程的儿茶酚胺类物质的检测

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂和材料

3.2.2 仪器与设备

3.2.3 SiO2/GNPsⅡ的制备

3.2.4 基于GNSs生长过程的CA类物质检测反应时间的确定

3.2.5 基于GNSs生长过程的CA类物质的检测

3.2.6 表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 SiO2/GNPsⅡ的制备

3.3.2 基于GNSs生长过程的CA类物质的检测

3.4 本章小结

参考文献

第四章 基于金壳生长过程的酪氨酸酶活性及其抑制剂的检测

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 试剂和材料

4.2.2 仪器与设备

4.2.3 基于GNSs生长过程的TR活性的检测

4.2.4 基于GNSs生长过程的TR抑制剂的检测及相应的酶动力学研究

4.2.5 表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 基于GNSs生长过程的TR活性的检测

4.3.2 基于GNSs生长过程的TR抑制剂的检测及相应的酶动力学研究

4.4 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

硕士期间的研究成果

致谢