基于功能化的金纳米通道分离手性氨基酸的研究

摘要

纳米通道是指孔径在0.1-100nm的纳米孔或管道结构。由于其高比表面积、纳米尺度效应等，纳米通道技术在分离和检测领域存在广泛的应用价值。通过对纳米通道的化学修饰可显著地改变纳米通道的特性，极大的促进目标物质的有效分离和检测。
　　手性分子是具有对映异构体的外消旋混合物，氨基酸对映体是非常重要的化合物在许多领域，比如在医药化学领域、农业化学领域、食品领域和生物化学领域。它们在结构上、物理化学性质上极其相似，但是在药力、毒性方面却存在很大的差异。对映体氨基酸的拆分是非常艰巨和具有挑战性的任务，迄今，大多采用高效液相色谱法和毛细管电泳法，应用纳米通道技术对手性物质进行分离检测具有重要意义。
　　表面增强拉曼散射光谱(SERS)是一种高灵敏度的表面分析的手段，可用于化学和生物试样的即时检测。所以，分离和检测手性物质基于纳米通道和表面增强拉曼光谱是非常有意义的。
　　本文开展以下几个方面的研究工作:
　　(1)以多孔聚碳酸酯膜或氧化铝膜为模板，采用无电化学沉积法制备了不同孔径的金纳米通道。采用扫描电镜及电化学等方法对纳米通道进行化学修饰和形貌进行表征。制备的金纳米通道阵列结构可控、连续性好、重复度高、孔道易修饰。
　　(2)以制备的金纳米通道膜为载体，金与溶菌酶有强烈的作用力，由于溶菌酶蛋白质具有手性位点，可以识别D-，L-手性异构体，本章研究了不同条件下溶菌酶在金纳米通道膜表面的吸附影响。
　　(3)以制备的金纳米通道膜为载体，用溶菌酶修饰金纳米通道膜，得到了对D-色氨酸具有选择性的阵列金纳米通道，实现手性色氨酸的分离目的。考察了溶液的pH值、离子浓度、纳米通道的孔径大小、目标物的浓度等实验条件对分离的影响。
　　(4)以制备的金纳米通道膜为载体，修饰物壳聚糖通过在EDC-NHS的交联作用下自组装至金纳米通道孔壁上，形成表面具有手性位点选择性的功能化纳米通道膜，利用纳米通道优异的分离能力手性分离DL-组氨酸。采用银溶胶作为表面增强拉曼的基底，增强对D-，L-组氨酸的SERS效应，提高检测该物质的选择和灵敏度，并且具备对D-组氨酸和L-组氨酸同时检出的能力。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 纳米通道技术研究进展

1．1．1 生物性纳米通道

1．1．2 材料性纳米通道

1．2 手性对映体物质的分离研究现状

1．2．1 手性物质的拆分方法

1．2．2 手性物质膜分离的方法

1．3 本文构思

第二章 金纳米通道膜的制备

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 金纳米通道膜的制备、表征和修饰

2．3 结果与讨论

2．3．1 金纳米通道膜的制备原理

2．3．2 金纳米通道膜的表征

2．4 小结

第三章 溶菌酶在金纳米通道膜表面的吸附研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同溶菌酶浓度在金纳米通道膜表面的吸附影响

3．3．2 pH对溶菌酶在金纳米通道膜表面的吸附影响

3．3．3 温度对溶菌酶在金纳米通道膜表面的吸附影响

3．3．4 时间对溶菌酶在金纳米通道膜表面的吸附影响

3．3．5 离子浓度对溶菌酶在金纳米通道膜表面的吸附影响

3．4 小结

第四章 基于溶菌酶修饰的金纳米通道分离手性色氨酸

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂与仪器

4．2．2 实验原理

4．2．3 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 金纳米通道膜和修饰膜的表征

4．3．2 单组份色氨酸对映体在修饰前后的金纳米通道中的迁移

4．3．3 纳米通道孔径对D-、L-色氨酸分离效果的影响

4．3．4 不同溶菌酶浓度对分离效果影响

4．3．5 初始色氨酸浓度对分离效果影响

4．3．6 溶液离子浓度对D，L-色氨酸分离度的影响

4．3．7 溶液的pH对D，L-色氨酸分离度的影响

4．3．8 不同液相对手性色氨酸分离度的影响

4．3．9 最佳实验条件下色氨酸对映异构体的分离情况

4．3．10 溶菌酶修饰金纳米管膜后的重复利用考察

4．3．11 溶菌酶修饰后金纳米通道膜的选择性类型

4．4 小结

第五章 基于纳米通道表面增强拉曼散射光谱对分离检测组氨酸对映体的初步探究

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 试剂与仪器

5．2．2 实验原理

5．2．3 实验方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 金纳米通道和修饰膜的表征

5．3．2 不同孔径的功能化的纳米通道对分离效果影响

5．3．3 溶液离子浓度对D，L-组氨酸分离度的影响

5．3．4 溶液的pH对D，L-组氨酸分离度的影响

5．3．5 银溶胶的制备和表征

5．3．6 SERS光谱对组氨酸对映体的研究

5．3．7 基底团聚时间对SERS检测的影响

5．3．8 组氨酸检测限的考察

5．3．9 最佳实验条件下组氨酸对映异构体的分离情况

5．4 小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文

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