金纳米棒的等离子共振光散射在多糖类药物和DNA杂交分析中的应用研究

摘要

金纳米棒(Au NPs)因其各向异性结构和独特的光谱特征而倍受化学研究者青睐，得到飞速的发展，广泛应用于金属离子和氨基酸检测、免疫分析、DNA序列分析、癌细胞成像和光热治疗以及纳米材料组装等领域。但是对于金纳米棒的等离子共振散射光的应用尤其是在定量分析方面的应用研究还较少。本文制备了粒径均匀、产量高、重现性好的金纳米棒，在此基础上进一步扩展了金纳米棒的等离子共振散射光的应用范围。利用金纳米棒的等离子共振光散射(PRLS)技术对HIV相关特征DNA序列进行了杂交和多态性分析，测定了多糖类药物肝素和壳聚糖。具体研究内容包括以下两个方面： 一、以人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)相关短DNA序列为例，发展了一种免标记、一步法光学基因传感方法。利用各向异性、非球形、表面带正电，并且不加任何稳定剂就能在高离子强度条件下保持稳定的金纳米棒作为识别短链DNA序列的平台，将靶物DNA序列加入到未经修饰的金纳米棒与未标记的探针DNA混合的高离子强度缓冲溶液中，溶液颜色在5分钟内由红色变为淡紫色，显示出强烈增强的等离子共振光散射(PRLS)信号。机理研究表明这种增强的PRLS信号是由于探针DNA和靶物DNA杂交形成双链DNA引起金纳米棒聚集而产生。利用增强的PRLS信号，监控了HIV-1 U5长末端重复序列21个碱基的单链寡核苷酸的杂交，检测限能达到80 pM，而且容易检测单碱基错配，这种方法用于检测HIV基因相关的特征DNA序列具有简单、灵敏、可靠、特异性高的特点。 二、金纳米棒在溶液中呈分散状态，具有微弱的等离子共振光散射信号。但当其与多糖类药物肝素或壳聚糖相互作用后发生明显的聚集，产生显著增强的PRLS信号，信号增强程度与药物浓度在一定范围内呈线性关系，据此研究了金纳米棒与多糖类药物相互作用的机理并建立了基于金纳米棒聚集测定微量肝素或壳聚糖的等离子共振光散射分析法。 (1)利用等离子共振光散射(PRLS)、等离子共振吸收、扫描电子显微成像和动态光散射技术研究了金纳米棒与肝素的静电相互作用。在60mmol/L NaCl和pH 5.33的Britton-Robinson缓冲溶液介质中，当金纳米棒浓度为6.4×10-5mol/L时，0.02～0.70μg/mL范围内的肝素能使金纳米棒的等离子共振光散射信号呈线性增强，方法的检测限为(3σ)8.0ng/mL。该方法成功应用于临床肝素钠注射液的测定。 (2)研究表明壳聚糖通过静电作用和氨基配位作用与金纳米棒结合，使金纳米棒的等离子共振光散射信号增强。在pH 7.00 Britton-Robinson缓冲溶液中，当金纳米棒浓度分别为4.0×10-5mol/L、8.0×10-5 mol/L时，测得壳聚糖线性范围分别为0.005-0.20μg/mL、0.04-0.30 μg/mL,检测限(3σ)分别为2.3 ng/mL、4.0 ng/mL，实验证明此方法是一种有效的测定痕量壳聚糖的方法。

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第一章绪论

§1.1金纳米棒简述

§1.2等离子共振光散射的基本原理和应用

§1.3本文的选题依据、拟达到的目的和意义、及主要研究内容

第二章金纳米棒基因传感系统免标记DNA杂交和多态性分析

§2.1基于金纳米棒的光散射信号检测HIV相关特征序列的一步免标记光学基因传感系统

§2.2本章小结

第三章金纳米棒与多糖类药物作用的等离子共振光散射及其分析应用研究

§3.1金纳米棒与肝素作用的表征及肝素的等离子共振光散射分析法

§3.2等离子共振光散射法研究金纳米棒与壳聚糖相互作用及其分析应用

§3.3本章小结

第四章全文总结及展望

参考文献

硕士期间研究成果

致谢