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基于化学发光与光致电化学技术检测巯基化合物与DNA的研究

周焕然  
【摘要】: 谷胱甘肽(GSH)是生物体内最重要的小分子巯基化合物,广泛存在于各种组织和细胞当中,在维持生物体的新陈代谢、细胞内的氧化还原环境以及蛋白质的合成过程中具有重要的作用。脱氧核糖核酸(DNA)是生物体内遗传信息的载体,DNA特定序列的快速检测以及DNA碱基突变的研究对于疾病的早期诊断和治疗具有重要的意义。 本论文主要是将化学发光技术、光致电化学分析法应用于GSH和DNA的检测,研制出新型的化学发光探针和光致电化学生物传感器,实现了GSH和DNA的高灵敏检测,为早期的临床诊断提供了理论研究基础。论文的主要内容有以下几个方面: 1、合成了一种新型的化学发光探针-双核铜配合物Cu_2L_2,并用元素分析、核磁共振、质谱等方法对配体和配合物进行结构表征。通过紫外可见吸收光谱研究发现,GSH可以与Cu_2L_2发生竞争作用,破坏了Cu_2L_2的类过氧化氢酶结构,从而影响Cu_2L_2的催化能力,导致Luminol-H_2O_2体系的化学发光强度明显减弱。在最佳实验条件下,实现了GSH的灵敏检测,线性范围为8.0×10~(-9) ~ 2.0×10~(-7) mol/L,检测限为1.8×10~(-9) mol/L (3σ)。此外,我们对一些能够影响化学发光强度的离子和物质进行了干扰研究,考察了探针Cu_2L_2对不同巯基化合物的选择性。同时将该方法应用于小白鼠淋巴白血病细胞P388巯基提取物的检测,探针Cu_2L_2对巯基化合物有很好的信号响应,进一步说明了我们所提出的方法的优越性。 2、在导电玻璃电极(ITO)表面上设计了一种含有双硫键的新型光致电化学传感器,基于GSH可以打断双硫键的特点,实现了GSH的定量检测。实验中我们合成了具有光电性能的配合物[Ru(bpy)_2dppz](BF4)_2·2H2O,并将其包裹在表面修饰氨基的SiO_2纳米颗粒中,形成了粒径均匀的具有较高光电性能的[Ru(bpy)_2dppz]~(2+)-SiO_2纳米粒子。利用ITO电极表面丰富的羟基容易与巯基硅烷化试剂(3-MPTES)反应的特点,在电极表面修饰上巯基,通过与PDEA的作用,将双硫键引入到ITO电极上,同时电极表面修饰上氨基。利用戊二醛的交联作用,将[Ru(bpy)_2dppz]~(2+)-SiO_2纳米粒子组装在ITO电极上。根据GSH与修饰电极作用前后电流的差值,利用光致电化学分析法检测GSH,检测限为7.8×10~(-8) mol/L(3σ),线性相关系数为0.9976,同时对该传感器的稳定性和重现性进行了研究,实验效果良好。 3、将化学发光与光致电化学技术结合在一个体系中,利用发光强度大、激发波长稳定的CIPO-H_2O_2-9,10-二苯基蒽化学发光体系代替物理激发光源,首次在普通的电化学工作站实现了免光源光致电化学检测。通过ITO电极表面的硅烷化反应,在电极表面修饰上氨基,利用戊二醛的交联作用,将氨基修饰的捕获DNA(S1)连接到电极表面,与不同浓度的目标DNA(S2)杂交后,在相同浓度的[Ru(bpy)_2dppz]~(2+)溶液中嵌插作用后,通过对修饰电极电流的检测,间接检测目标DNA的浓度,检测范围是2.0×10~(-8) ~ 4.0×10~(-7) mol/L,检测限为4.5×10~(-9) mol/L (3σ)。利用本章提出的新方法,可以方便、快速的检测目标DNA。此外,我们将该方法用于ITO电极表面修饰AuNPs-Ru(bpy)_2dppz~(2+)复合物以及金片电极层层组装修饰CdS量子点这两个光电体系,均有较高的电流响应,实验结果比较理想。


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