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基于上转换纳米颗粒的生物分子单颗粒荧光计数检测

李雪  
【摘要】:基于光敏感的上转换发光纳米材料(镧系元素掺杂的纳米材料)在复杂生物环境下的光学显微成像等方面的研究受到了越来越多的关注。制备尺寸均匀、生物相容性良好的上转换纳米颗粒(UCNPs)显得尤为重要。本项工作采用高温热解法制备了单分散性良好的UCNPs,并将其应用于癌症标记物以及真菌毒素方面的检测,具体内容如下:(1)首先简要介绍几种常见的光学纳米材料,其次主要聚焦于上转换发光纳米材料的制备、表面修饰方法,以及其在不同研究领域的应用。(2)采用高温热解法制备发绿色荧光的UCNPs,优化制备UCNPs的反应温度和时间,得到尺寸、形貌均匀,分散性良好的UCNPs。通过配体交换法将具有良好生物相容性的聚丙烯酸(PAA)修饰到UCNPs的表面。通过动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)、荧光分光光度计、改进型正置显微镜、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对UCNPs的结构特征以及光化学性质进行表征,结果表明其光学性能优良,利于后续的生物检测实验。(3)采用种子生长法制备了尺寸均匀的金纳米颗粒(GNPs),通过动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)、紫外分光光度计、暗场显微镜等对GNPs的结构特征进行表征。基于UCNPs和GNPs之间的发光共振能量转移(LRET)构建了三明治式免疫传感器。通过单颗粒计数的方法对前列腺特异性抗原(PSA)进行定量检测。实验结果表明UCNPs-GNPs纳米探针能够很好的检测缓冲溶液以及血清中的PSA,检测下限达到1.0 pM。这种方法检测实际血清样中PSA的回收率高达97.4%以上,其在临床诊断领域中选择性检测癌症标志物方面显示出不错的应用前景。(4)基于UCNPs和GNPs之间的LRET构建了一种纳米生物适配体传感器。采用单颗粒计数的方法对黄曲霉毒素(AFB1)进行定量检测,检测下限可以达到0.53nM。这种方法检测的实际样品(新鲜花生)中AFB1的回收率高达101.9%以上,该类方法在生物传感检测方面表现出了良好的应用前景。


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