基于刺激响应型聚合物的碱性磷酸酶光学传感研究

摘要

碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)是生物体重要的水解酶，对机体各组织的正常生长起着重要作用。同时，ALP也是许多疾病诊断的重要生物标志物。因此，开发简便、灵敏的ALP检测方法，对于理解ALP的生理和病理作用有着十分重要的意义。目前为止，已经建立了很多不同的ALP检测方法。其中比色法和荧光法因具有快速、简便、灵敏的优点而广受到广泛关注。但它们大多涉及复杂的仪器和繁琐的操作过程。此外，这些荧光探针不仅需要耗时费力的设计和合成过程，甚至有的带有毒性。海藻酸(Alginate,Alg)水凝胶是通过交联作用形成具有三维网络结构的亲水体系。由于原料Alg来源广泛，具有无毒无害、优异的生物相容性和可降解性、以及可调的结构和理化性质。因此，在药物释放、生物传感、组织工程等领域有巨大的应用前景。配位聚合物(Coordination polymers,CPs)是由属离子和有机配体通过配位键形成无限网络结构的无机-有机杂化材料。CPs具有结构稳定、组成多样性、功能灵活性等优点，因此，在传感和药物释放等领域展现出巨大的应用潜力。本论文中我们制备了响应型Alg水凝胶和响应型CPs，并建立了一系列检测ALP的分析方法。主要工作如下：　　(1)分别利用Cu2+为交联剂和带正电荷的碳量子点(Carbon dots,CDs)为荧光指示剂，合成了CDs@Cu/Alg复合水凝胶。由于焦磷酸盐(PPi)与Cu2+有很强的配位能力，所以PPi的存在可以竞争性的与Cu/Alg上的Cu2+结合，从而破坏水凝胶的结构，使得CDs释放到溶液中。在此基础上，利用ALP可以水解PPi生成Pi的特性，进一步构建了检测ALP的荧光传感器。作为传感器，CDs@Cu/Alg具有高的检测灵敏度和优秀的选择性，检测限为0.55mU/mL。　　(2)利用Fe3+为交联剂，制备了基于罗丹明B（Rhodamine B,RhB）为比色指示剂的RhB@Fe3+/Alg复合水凝胶。相对于Fe3+而言，Fe2+与Alg的结合能力很弱，几乎不能支持水凝胶的三维结构。所以，抗坏血酸（Ascorbic acid,AA）的存在，能够破坏RhB@Fe3+/Alg的三维结构，从而使得RhB释放到水溶液中。在此基础上，利用磷酸-2-抗坏血酸为ALP底物，构建了比色检测ALP的新方法，检测限为0.26mU/mL。　　(3)我们研究利配位聚合物的刺激响应性能。首先，将硫黄素T（Thioflavin T,ThT）包埋到由Eu3+和鸟苷酸构成GMP/Eu配位聚合物中，制备得到具有强荧光的ThT@GMP/Eu复合物。由于ALP可以水解GMP生成鸟苷和磷酸基团，所以ALP的存在可以破坏GMP/Eu配位聚合物的结构，而使得ThT释放，结果表现为ThT的荧光大大降低。据此，我们建立了检测ALP的荧光分析新方法。在此基础上，利用ALP为酶标记，进一步构建了检测mIgG的荧光免疫传感器，检测限为100ng/mL。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase, ALP)

1.2水凝胶

1.3配位聚合物

1.4 本论文的研究目的和主要内容

第二章 基于焦磷酸响应性水凝胶的碱性磷酸酶荧光检测

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

第三章 基于抗坏血酸响应性海藻酸水凝胶的碱性磷酸酶比色检测

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

第四章 基于配位聚合物的ALP响应性及其免疫传感研究

4.1前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

论文总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果