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《南京医科大学》 2019年
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碳点荧光探针的制备及其在生物检测中的应用

徐晓曼  
【摘要】:碳点(carbon dots,CDs)是近年来一种被大家广泛关注的的纳米碳材料,一般粒径小于10 nm。CDs具有很强的荧光性能,在激发光作用下能够发射荧光。CDs在研究中展现了高生物相容性和低细胞毒性,并且其合成过程非常简单,易于操作,量子产率高,不同的合成方法还能使CDs发射不同颜色的荧光。因此,CDs在生物传感、生物成像、药物输送、癌症治疗和光催化领域受到极大关注。但是CDs作为一种单信号的荧光材料,在用于生物传感的过程中面临着两个主要的问题:一是单纯的CDs在生物检测中缺乏选择性,从而使其应用被限制;二是基于CDs的单信号荧光输出不可避免地会受到探针浓度、光源、仪器效率和测量条件的干扰。本文将CDs与分子印迹聚合物(MIPs)相结合用于咖啡酸的检测,提高CDs作为荧光探针的选择性;并且构建基于CDs的比率荧光探针,用于区分和检测人全血中的乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)和丁酰胆碱酯酶(butyrylcholinesterase,BChE),克服了单信号输出容易受到干扰的缺点。主要研究内容如下:1.碳点包覆分子印迹聚合物用于检测咖啡酸的浓度。将CDs的光致发光特性与MIPs的选择性结合,在硅烷功能化的CDs表面,通过功能单体APTES和交联剂TEOS将模板分子咖啡酸以溶胶凝胶法印迹在CDs表面,咖啡酸和CDs之间发生电荷转移,CDs的荧光被猝灭,洗脱模板分子以后,CDs的荧光恢复,得到能够特异性识别咖啡酸的CDs@MIPs。当CDs@MIPs识别待测物咖啡酸后,荧光被猝灭,以此来检测咖啡酸的浓度。2.基于CDs的比率荧光探针用于区分和检测人全血中的AChE和BChE。在460 nm处发射荧光的碳点是由3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为原料合成的,邻苯二胺(o-phenylenediamine,OPD)能够被Cu~(2+)氧化成氧化型的OPD(oxOPD),在内滤作用下oxOPD可以猝灭CDs的荧光,同时其在570 nm有荧光发射。AChE和BChE可以分别催化硫代乙酰胆碱和硫代丁酰胆碱产生硫代胆碱,硫代胆碱中的巯基可以和Cu~(2+)结合,使得产生的oxOPD减少,从而保护了CDs的荧光。因此,460 nm和570 nm处的荧光比值(F_(460)/F_(570))可以作为该比率荧光探针的信号输出,用于灵敏和稳定地检测胆碱酯酶的活性。此外,我们还研究了AChE和BChE相应的抑制剂对该体系的抑制作用,并且,巧妙地利用特异性的底物和BChE的选择性抑制二乙异丙嗪(Etho),该探针被成功地应用于人全血中的AChE和BChE的检测,且血液样品不需要预处理。这些结果表明,该检测方法建立了一个灵敏地区分检测胆碱酯酶的分析平台,拓宽了胆碱酯酶在临床诊断和药物筛选中的生物医学应用。
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