新型纳米金生物传感器的研制及DNA损伤的初步研究

【摘要】：本工作是在导师所承担的两项国家自然基金项目的资助下作者在攻读博士学位期间所做研究工作的总结和概括。近年来,纳米技术正向各个学科领域全面渗透,与传统学科相结合,在纳米电子学、纳米材料学、纳米化学、纳米生物学、纳米机械学等领域发挥重大的作用。本工作就纳米金在生物传感、电化学、光化学等各方面的应用开展了研究。另外,癌症也是当前所关注的,本文对一些药物对DNA损伤的机理进行了初步的探讨。具体而言,主要开展了以下工作: 1) 基于纳米金的生物相容性,用压电石英晶体传感技术、循环伏安以及电化学阻抗技术研究了醇脱氢酶在纳米金胶修饰的电极上的固定。测定了其米氏常数和最大反应初速度,计算了醇脱氢酶与辅酶的结合常数。 2) 纳米金通过己二硫醇的双巯基成功地固定在金电极上,并用压电石英微天平技术讨论了己二硫醇在金电极上的存在形式。在裸金电极和纳米金电极上于0.486 V(相对于SCE)处有一还原峰。研究了不同类型的表面活性剂对纳米金修饰电极上的还原峰的影响,并对其机理进行了初步探讨。 3) 基于早期先固定纳米金再固定酶的思想,反而行之,即试图先固定酶,再利用酶和纳米金的相互作用而固定纳米金,探讨纳米金在酶反应过程中的作用。首先制备了四种黄嘌呤氧化酶(XOD)并研究了这些传感器的分析性能,测定了Michaelis-Menten常数。同时讨论了各种情况下电流响应与施加电压的关系,探讨了这些传感器的不同的响应机制。 4) 基于上一思想,构建了四种辣根过氧化物酶(HRP)电流生物传感器,研究了这些传感器的分析性能,测定了Michaelis-Menten常数。并讨论了各种情况下电流响应与检测电压的关系,探讨了纳米金在酶反应过程中的作用。 5) 受启发于早先用己二硫醇固定纳米金的过程中存在的缺陷,即硫醇的毒性以及电极表面的难以恢复性,利用壳聚糖的特殊性质,即酸性条件可溶而在碱性和中性条件下难溶,首次提出了用壳聚糖/戊二醛/半胱胺(CGC)固定纳米金,并用压电石英晶体阻抗(PQCI)的方法实时监测在金的表面的CGC自组装过程和金溶胶在CGC膜上的固定过程,并且用循环伏安法和电化学阻抗谱对金溶胶/CGC的组装进行了验证。同时,压电石英晶体传感器首次测定了壳聚糖的粘均分子量。并利用修饰纳米金固定人类血清白蛋白(HSA),监测了它和纯化的橙皮甙的结合过程,利用Scatchard方程测定了结合系数。 6) 由于咳必清的叔胺结构,首次用CE-Ru(bpy)_3~(2+)ECL技术检测了咳必清。并详细讨论了实验条件的优化以及响应的线性范围。而且,发现加入适量的纳米金,能够提高相同浓度时的物质的发光强度,并用另外两种物质进行了验证。同时,