基于金纳米颗粒叶酸生物传感器的研究

摘要

金纳米颗粒独特的物理、化学、光、电、催化性能，使其成为构建化学、生物传感器的重要材料。金纳米颗粒可直接合成且稳定性强，具有独特的光电性能;在与配体结合时，金纳米颗粒提供了较大的比表面积以及较好的生物相容性。在近些年的研究中，金纳米颗粒做为传感元素，被广泛应用于检测金属离子，小分子，蛋白质，核酸，恶性肿瘤细胞等。
　　叶酸，N-{[（2-氨基-4-羟基-6蝶啶）甲氨基]苯甲酰基}-L-谷氨酸，为水溶性维生素B，常见于卷心菜，西兰花，花椰菜，水果，坚果中。由于多数癌细胞表面过表达叶酸受体，因此叶酸作为肿瘤检测的标记物应用于生物传感中。叶酸的缺乏，极易导致缺铁性贫血，癌症，阿兹海默氏症，心血管疾病等。
　　本论文以金纳米颗粒为主要材料，构建基于金纳米颗粒的叶酸传感器。具体研究包括以下三个方面:
　　1.金纳米颗粒修饰的叶酸壳聚糖生物传感器检测乳腺癌MCF-7细胞
　　在裸玻碳电极上电沉积上金纳米颗粒增加电极的导电性，在沉积了金纳米颗粒的玻碳电极表面附着壳聚糖与叶酸的交联物构建叶酸标记的电化学传感器。修饰了金纳米颗粒/叶酸和壳聚糖交联的传感器对乳腺癌细胞MCF-7具有良好的电化学响应，MCF-7在5.0×103cells/mL到1.2×105cells/mL浓度范围内与传感器响应电流呈线性相关，相关曲线的回归系数为0.9935。在最佳实验条件下，纳米颗粒浓度为40mg/mL时，细胞的死亡率为18％，该传感器简便易于制备，有望应用于体外早期乳腺癌检测。
　　2.基于金纳米颗粒SERS信号检测宫颈癌HeLa细胞
　　宫颈癌细胞过表达叶酸受体，利用叶酸和受体之间的特异性识别作用进行靶向识别检测子宫颈癌HeLa细胞。以金纳米颗粒为SERS基底，巯基苯甲酸为拉曼信标分子，在功能化的金纳米颗粒上封装上一层厚度适宜的二氧化硅层用于防止纳米颗粒对细胞的毒性影响。通过表面拉曼增强散射对子宫颈癌HeLa细胞和人肺腺癌细胞A549进行检测，HeLa有强的拉曼信号，而A549无明显信号。该分析技术有望于成为叶酸修饰的传感器检测癌细胞的一种新方法，能够直接应用于体外早期子宫颈癌诊断。
　　3.金纳米颗粒/多壁碳纳米管叶酸传感器的研制
　　将功能化的多壁碳纳米管与金纳米颗粒混合，滴加到裸玻碳电极表面构建电化学传感器用于对叶酸的检测。利用多壁碳纳米管金纳米颗粒提供的较大的比表面积和对电子转移的促进作用催化氧化叶酸放大电化学信号。通过循环伏安(CV)，交流阻抗(EIS)对传感器进行电化学表征，以差分脉冲伏安分析(DPV)对叶酸含量进行定量检测。在最佳实验条件下，叶酸浓度从2.0×10-6M到2.0×10-4M与传感器电流响应呈线性相关，线性相关系数为0.9967，最低检测限达到1.4×10-7M（信噪比S/N=3）。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 金纳米颗粒

1．1．1 前言

1．1．2 金纳米颗粒的制各

1．1．3 金纳米颗粒的功能化

1．1．4 金纳米颗粒在生物化学传感中的应用

1．1．5 金纳米颗粒表面增强拉曼散射

1．2 叶酸

1．2．1 前言

1．2．2 叶酸与叶酸受体

1．2．3 叶酸缺乏的危害

1．3 本文构思

第二章 金纳米颗粒修饰的叶酸壳聚糖生物传感器检测乳腺癌细胞MCF-7

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂和实验仪器

2．2．2 实验原理

2．2．3 叶酸电化学传感器的制备

2．2．4 电化学测试

2．2．5 细胞毒性实验(MTT法)

2．3 结果与讨论

2．3．1 叶酸电化学传感器的表征

2．3．2 叶酸传感器的电化学行为

2．3．3 实验条件优化

2．3．4 定量检测

2．3．5 叶酸传感器的特异性

2．3．6 细胞存活率(MTT法)

2．4 本章小结

第三章 基于金纳米颗粒SERS信号检测宫颈癌HeLa细胞

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验设备和仪器

3．2．2 实验原理方法

3．2．3 叶酸修饰的硅包MBA的金纳米颗粒的合成

3．2．4 细胞毒性实验(MTT法)

3．3 结果与讨论

3．3．1 叶酸修饰的硅包MBA的金纳米颗粒的表征

3．3．2 化学稳定性考察

3．3．3 靶向检测宫颈癌HeLa细胞

3．3．4 叶酸修饰的硅包MBA金纳米传感器的特异性

3．3．5 细胞的存活率(MTT法)

3．4 本章小结

第四章 金纳米颗粒／多壁碳纳米管叶酸传感器的研制

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂和实验仪器

4．2．2 实验原理

4．2．3 基于金纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管传感器的制备

4．2．4 电化学测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 基于金纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管传感器的表征

4．3．2 基于金纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管的电化学行为

4．3．3 实验条件的优化

4．3．4 金纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管对叶酸的定量检测

4．3．5 金纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管传感器的特异性

4．3．6 传感器的重现性和稳定性

4．3．7 加标回收测定

4．4 本章小结

参考文献

攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢

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