荧光聚多巴胺纳米点的制备及生物传感器的构建

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基于荧光的分析传感方法越来越受到人们的关注,因为其灵敏度高、简单快速、费用低等优点,被广泛用于生物检测、诊断以及生物成像等领域。为此,人们发展了众多的纳米材料,包括荧光无机纳米材料和荧光有机纳米材料。聚多巴胺纳米材料作为一种高分子聚合有机纳米材料,具有水溶性好、生物相容性好、易于修饰等优点,在纳米材料功能化、传感器、催化剂等多个领域得到了广泛的应用。然而关于荧光聚多巴胺纳米材料的研究还比较少,特别是实现材料的快速、简便、可控合成还存在很多问题。因此探索稳定可控合成荧光聚多巴胺纳米点的新方法,对于拓宽该材料在生物分析中的应用具有重要的意义。本研究工作主要集中在探索合适的途径来可控合成荧光聚多巴胺纳米点,并通过多种表征手段对材料的成分、形貌等进行了系统表征并构建了新的分析传感体系,主要内容如下:第一章绪论本章主要介绍了聚多巴胺材料(尤其是荧光聚多巴胺)的形成机理、合成途径、表面修饰、生物应用等几个方面,最后对本研究工作进行了总结并阐述了研究的意义。第二章快速合成荧光聚多巴胺纳米点及碱性磷酸酶分析体系的构建在本章中,选用高锰酸钾作为强氧化剂,合成了粒径均一且分散均匀的荧光聚多巴胺纳米点,合成时间仅需14min,是文献报道中所需时间最短的方法且合成反应所需的反应物浓度低。通过TEM、FTIR、XPS等手段对荧光聚多巴胺纳米点进行了表征。由于高锰酸钾能够和抗坏血酸发生氧化还原反应,而另一方面抗坏血酸可由碱性磷酸酶水解得到,我们设计了基于酶引发原位实时调控氧化还原反应,导致合成的荧光纳米聚多巴胺纳米点量的变化,进行碱性磷酸酶活性评估的新方法。碱性磷酸酶活性导致抗坏血酸的量发生变化,基于氧化还原反应及聚合反应的竞争,高锰酸钾浓度的变化实时影响荧光聚多巴胺纳米材料的合成,因此可以灵敏地检测碱性磷酸酶。荧光信号对于碱性磷酸酶浓度的线性变化范围是1至50 mU mL-1,检测限低至0.94 mU mL-1。第三章Cu/GMP模拟漆酶合成荧光聚多巴胺纳米点及乙酰胆碱酯酶活性评估平台的构建在本章中,根据Cu/GMP可模拟漆酶的性质,用于多巴胺的氧化聚合并成功得到了分散的荧光聚多巴胺纳米点。通过TEM、XPS、UV等表征手段证实了Cu/GMP的形成以及荧光聚多巴胺点的成功合成。由于乙酰胆碱酯酶水解硫代乙酰胆碱反应可产生硫代胆碱,而Cu/GMP与巯基的特异性结合会影响对多巴胺的氧化聚合,从而实现对乙酰胆碱酯酶的检测。该方法在0.5-30 mU·mL-1范围内对乙酰胆碱酯酶活性有着良好的响应,其检测下限可达0.28 mU·mL-1。第四章Pt-Cu纳米花模拟过氧化物酶合成荧光聚多巴胺纳米点在本章中,通过水热法合成了Pt-Cu纳米花合金并对其形貌及结构进行了表征。通过对Pt-Cu纳米花材料的研究,发现其具备卓越的过氧化物酶性质。借助于Pt-Cu纳米花高效的催化活性,我们在温和的条件下制备了荧光聚多巴胺纳米点,其粒径均一分散,荧光性质优良。本工作将纳米酶用于荧光聚多巴胺纳米点的合成,为荧光聚多巴胺的应用研究提供了新途径。
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