收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

用于细胞内小分子物种检测的新型荧光探针设计合成及应用

王士国  
【摘要】:近年来有机染料与二氧化硅纳米颗粒已经成为生命分析化学领域具有应用价值的材料。将两类材料复合制备得到的二氧化硅纳米复合荧光探针结合了有机染料良好的荧光性能与二氧化硅纳米颗粒所特有的良好生物亲和性、小尺寸效应和低毒性等特点。作为一种新型的探针,其呈现出许多与传统单一发射波长的荧光探针不同的光学性质。因此,纳米复合荧光探针用于生命科学的研究逐渐引起了研究者的广泛关注。 荧光分子探针在生命分析领域中扮演非常重要的角色。利用荧光探针高灵敏度、可控开关操作、原位检测(荧光成像技术)等优点,设计合成的能快速响应、选择性好、灵敏度高、细胞毒性小、具有良好生物兼容性的新型荧光探针为生命分析研究提供了必不可少的工具。设计荧光探针最常用到的传统有机染料(如香豆素类和荧光素类化合物)的荧光发射波长均小于650nm,不容易与生物组织背景荧光区分,这使之在深组织成像和活体成像方面不是很理想。相比之下,基于近红外染料(花菁、近红外罗丹明和BODIPY)设计的荧光探针吸收和发射波长在近红外区,而生物样品基体光在该光带荧光强度很小,因而利用近红外荧光探针检测待测物的背景干扰会大大降低。 与传统有机染料分子相比,二氧化硅纳米颗粒有几个优点,包括发射光谱可调、生物亲和性好、小尺寸效应、表面容易修饰等特点等。二氧化硅纳米颗粒是近年来在生命分析领域中应用比较广泛的纳米材料。随着纳米材料的广泛研究与应用,纳米材料的细胞毒性问题越来越受到研究者的重视,新型发光材料的毒性成为设计荧光探针时首先要考虑的因素,二氧化硅纳米颗粒能够很好的满足低毒和生物相容性好的要求而被应用到生命分析中。 细胞内小分子活性物种在细胞衰老与死亡中起着关键作用,小分子荧光探针已经被用于细胞内小分子活性物种的检测与成像,但是小分子荧光探针难以同时对多种活性物种成像,多功能的纳米复合荧光探针则能满足同时检测与成像的要求。因此,设计具有良好性能的新型纳米复合荧光探针用于实现细胞内多种小分子活性物种的同时分析和测定已经成为科学工作者的巨大挑战。本论文基于二氧化硅纳米颗粒良好生物相容性以及稀土探针与近红外花菁荧光探针良好的光学特性,开展了三方面工作,主要包括: (一)制备了二氧化硅纳米颗粒与一种新型的近红外花菁染料,二氧化硅可以作为荧光探针进入细胞的优良载体并可以提高修饰在其表面的目标分子在细胞内的存留时间;以羟基苯基环己酮与三甲基吲哚磺酸为原料合成了在共轭碳链上具有多修饰位点的近红外花菁染料。进一步表征了染料的结构,研究了染料的光学性质,发现染料本身具有良好的化学和光学稳定性。可以通过在共轭碳链上引入不同的荧光调制分子来调节花菁的荧光性质。该染料有望作为标记蛋白质或设计多功能的荧光探针的荧光骨架,为下一步生物应用奠定基础; (二)设计合成了可以分别特异性识别羟基自由基与过氧化亚硝基阴离子的小分子荧光探针3-CCA和HB-DTPA-Eu3+/Tb3+,并将两种小分子荧光探针修饰到二氧化硅表面,组装了一种新型的二氧化硅纳米复合荧光探针。该复合荧光探针在同一波长下激发,发射出不同的波长,可以实现对羟基自由基与过氧化亚硝基阴离子的同时检测分析,可以用来建立灵敏、准确、实时分析细胞内小分子活性物种的新方法;利用该复合荧光探针可以定量研究小分子活性物种之间的相互转化,从而避免细胞成像过程中出现的不同种类的活性成分的功能被同种活性成分掩盖,也因此开辟了一种新的思路来推动基于纳米生物技术的荧光探针用于实际细胞内小分子活性物种直接测定的研究;此外将小分子荧光探针修饰到二氧化硅纳米颗粒表面,能提高小分子探针在细胞内的存留时间,进而提高小分子荧光探针检测待测物的灵敏度与检测限。 (三)设计了三种小分子荧光探针,可以分别同时检测O2、 OH与Cl-,并将探针组装到二氧化硅颗粒表面。将近红外花菁荧光探针引入到二氧化硅纳米颗粒构建的新型的近红外-纳米复合功能探针可以降低生物组织背景荧光的干扰,减少组织损伤,并且该纳米复合探针有望用于检测细胞内髓过氧化物酶的活性。我们的实验设计建立了一种生物相容性好的纳米复合探针用于检测细胞内多种小分子活性物种的简单方法,并且提供了一种对细胞内多种小分子活性物种同时监测、同时多色成像的可能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张书弟;杨国生;张发余;;纳米二氧化硅在外墙涂料中的改性研究[J];电镀与涂饰;2009年05期
2 胡静,马建中,刘凌云,杨宗邃;丙烯酸树脂/纳米SiO_2复合涂饰剂的合成与应用研究[J];中国皮革;2005年13期
3 徐世美;张淑芬;杨锦宗;;有机-无机纳米复合水凝胶[J];化学进展;2009年05期
4 周树华;向万春;方世璧;林原;;纳米复合全固态聚膦腈电解质[J];高分子学报;2008年08期
5 余洁;李为娇;赵玥萍;刘自纯;李文嘉;沈爱国;叶勇;;金/二氧化硅中空核壳纳米球的制备与表征[J];湖北大学学报(自然科学版);2011年01期
6 陆威;鲁德平;管蓉;;Sol-gel法在燃料电池用质子交换膜制备中的应用[J];高分子通报;2006年06期
7 陈实;周国红;张海龙;杨燕;王士维;;核壳结构NaYF_4:Yb~(3+)、Er~(3+)/SiO_2颗粒的制备及其光谱性能[J];无机材料学报;2010年11期
8 仲慧;张莉莉;张维光;王宝珠;朱玉兰;;Fe_3O_4/N-异丙烯酰胺(PNIPAM)纳米颗粒的合成[J];无机化学学报;2007年08期
9 仲慧;李康;徐继明;张莉莉;张维光;赵宜江;张贵方;;温敏性荧光纳米材料的合成[J];化学通报;2007年07期
10 张叶成;孙智富;张津;;纳米复合电刷镀镀层性能的研究现状[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年10期
11 陈雪;张一;王政;张墩明;;碳氧化硅的制备及表征[J];有机硅材料;2008年02期
12 张荣波;许崇海;冯曰美;赵诗奎;孝煦;冯林;;纳米陶瓷及其在刀具中的应用与研究[J];现代制造工程;2008年02期
13 彭洪尚;黄世华;由芳田;;基于Eu~(3+)配合物纳米颗粒温敏薄膜的制备及荧光性能研究[J];中国稀土学报;2010年03期
14 王伟;金志浩;薛涛;乔冠军;;烧结条件对碳热还原生成SiC纳米材料的影响[J];稀有金属材料与工程;2008年S1期
15 董世运;向永华;徐滨士;;纳米颗粒和非晶相复合刷镀层n-Al_2O_3/Ni-P的制备[J];装甲兵工程学院学报;2006年05期
16 李德亮;徐翔民;张晟卯;吴志申;张治军;;盐酸法测定γ-氨丙基三乙氧基硅烷及其修饰的纳米二氧化硅表面氨基[J];分析科学学报;2007年03期
17 张丽英,薛德胜;CoO纳米颗粒的制备及磁性研究[J];稀有金属;2003年05期
18 张合;高木荣;卓清松;林鸿明;林诗杰;;改良式真空潜弧系统制备TiO_2纳米流体[J];过程工程学报;2006年S2期
19 韩立安;常琳;牟国栋;孟泉水;朱金山;;Co_3O_4纳米颗粒的溶胶凝胶法制备及磁性[J];西安科技大学学报;2008年03期
20 柯华;寇晓静;王文;贾德昌;吕喆;周玉;;SrBi_2Ta_2O_9纳米颗粒的Raman光谱研究[J];稀有金属材料与工程;2009年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄晢玮;孙皎;施立毅;张大卫;;二氧化硅纳米颗粒对血液系统损伤的研究[A];2009年上海市医用生物材料研讨会论文汇编[C];2009年
2 汪效祖;陈洪龄;徐南平;;水热法制备纳米二氧化硅[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
3 杨丽萍;赵帆;丁彬;;柔韧纳米颗粒修饰的静电纺SiO_2纤维膜自清洁性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
4 余洁;李为娇;赵玥萍;刘自纯;李文嘉;沈爱国;叶勇;;金/二氧化硅中空核壳纳米颗粒的制备及SERS研究[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
5 李梅;朱利中;;水中ZnO纳米颗粒的溶解行为及对大肠杆菌毒性的影响[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
6 徐海峰;郝保同;刘连军;唐临利;刘宝林;;纳米低温保护剂玻璃化过程中热学性质的DSC研究[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
7 甘阳;;针尖增强拉曼光谱(TERS)的针尖上纳米颗粒修饰技术研究进展[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
8 丁宏秋;胡彦杰;李春忠;;多重射流燃烧反应器制备Al_2O_3纳米颗粒及其结构调控[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
9 密丛丛;田振煌;徐淑坤;;LaF_3:Ce,Tb发光纳米颗粒的微波辅助加热合成[A];中国化学会第十届全国发光分析学术研讨会论文集[C];2011年
10 葛昌纯;胡芳仁;;溶胶凝胶-自燃合成BaTiO_3纳米颗粒的研究[A];2003年纳米和表面科学与技术全国会议论文摘要集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢春娟;复合荧光二氧化硅纳米颗粒的制备及其在生物分析和光催化降解中的应用[D];上海大学;2010年
2 任翠领;新型光学—磁性纳米生物材料的液相合成、表征及性质研究[D];兰州大学;2010年
3 程冰;光子晶体用纳米颗粒的制备改性自组装及其光学性能[D];陕西科技大学;2008年
4 杨平;常压等离子体聚合共轭聚合物荧光纳米颗粒的研究[D];东华大学;2010年
5 陶可;Fe_3O_4纳米颗粒的制备、修饰与细胞转染研究[D];上海交通大学;2008年
6 李芳;尺寸形貌可控磁性纳米粒子的制备及表征[D];兰州理工大学;2011年
7 程昌明;面向磁共振成像应用的Fe_3O_4纳米颗粒/团簇的可控制备[D];上海交通大学;2010年
8 左光宏;纳米颗粒与环境水结构对蛋白质构象影响的分子动力学模拟研究[D];复旦大学;2010年
9 李岳彬;硫化物半导体发光纳米晶和稀土荧光纳米颗粒的制备、表征及应用研究[D];华中科技大学;2011年
10 吴爱兵;碳包覆磁性纳米颗粒的合成、结构及磁性能研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 范猛;具有核/壳结构的铁纳米复合颗粒的制备及磁性研究[D];南京大学;2011年
2 海罗;基于二氧化硅纳米颗粒的抗肿瘤药物载体研究[D];湖南大学;2010年
3 王国军;金纳米颗粒大小和覆盖率对GOD结构和生物活性影响研究[D];华东师范大学;2011年
4 罗花娟;中空二氧化硅及复合纳米颗粒的制备和性能研究[D];河南大学;2011年
5 周银;氨基化硅纳米颗粒制备及其基因转移载体性能[D];中南大学;2007年
6 王辉;纳米颗粒在振动流化床中的聚团流态化研究[D];中南大学;2010年
7 刘玲玲;二氧化钒纳米颗粒薄膜的金属—半导体相变[D];南京大学;2011年
8 赵福国;陶瓷纳米颗粒增强Ni-P复合镀层的微观组织与力学性能[D];大连理工大学;2010年
9 章锋;磁场协助作用下非磁性纳米颗粒的流态化[D];中南大学;2010年
10 陈丽丽;新型光学纳米颗粒在光学生物成像和太阳能电池中的应用[D];浙江大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报首席记者 任荃;纳米颗粒是不是夺命凶手?[N];文汇报;2009年
2 钱伯章;纳米颗粒可从海藻中“吸”油[N];中国化工报;2009年
3 周凯莉;纳米颗粒是无名杀手?[N];中国安全生产报;2009年
4 记者 白毅;肿瘤纳米药物研究取得重要进展[N];中国医药报;2010年
5 记者魏公铭;氧化锌纳米颗粒杀菌分子机理取得新进展[N];中国食品报;2011年
6 陈勇;能探测肿瘤的纳米颗粒[N];经济参考报;2005年
7 记者栾海;俄研制出纳米颗粒炸药[N];人民日报;2002年
8 新华社记者 颜亮 丁逸旻;科学家利用纳米颗粒追踪艾滋病毒[N];新华每日电讯;2004年
9 齐;日本开发紫杉醇纳米颗粒配方[N];医药经济报;2002年
10 日讯;日本德山化工拟在华新建二氧化硅项目[N];中国包装报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978