功能化碳納米管和Fe-,3-O-,4-納米粒子在生物傳感及藥物控釋中的應(yīng)用研究.pdf

1、納米材料在生物分子檢測(cè)中的應(yīng)用一直是生物分析化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一，利用納米材料特殊的表面效應(yīng)、量子效應(yīng)等可以在生物分子檢測(cè)中明顯地提高分析與檢測(cè)的靈敏度和選擇性。在本論文的研究工作中，我們對(duì)碳納米管和Fe<,3>O<,4>磁性納米粒子在DNA、蛋白和細(xì)胞水平上高靈敏分析檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討和研究，并對(duì)作用其機(jī)理進(jìn)行了分析。同時(shí)，搭建了現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)接觸角檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)其在基于納米界面體系的生物分子高靈敏檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

2、 論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．運(yùn)用基于多壁碳納米管的方法對(duì)玻碳電極進(jìn)行活化，并將活化后的電極應(yīng)用到水相和有機(jī)相相關(guān)的高靈敏電化學(xué)分析檢測(cè)中。利用這種碳納米管活化的電極(MNPGCE)可以進(jìn)行DNA生物傳感等的高靈敏電化學(xué)檢測(cè)，并可將鳥嘌呤的檢測(cè)限降低到7.5nM，酸變性DNA的檢測(cè)限降低到150ng/mL。除此以外，這種活化的電極還可以用于有機(jī)相的電活性分子的高靈敏檢測(cè)。 2．采用電化學(xué)活化法制備了單壁碳納米管活化的玻

3、碳電極(SNPGCE)，并將其應(yīng)用于DNA堿基的檢測(cè)中。利用脈沖伏安法研究了鳥嘌呤核苷、鳥嘌呤和腺嘌呤在活化電極上的電化學(xué)行為。利用單壁碳納米管活化電極對(duì)單個(gè)DNA堿基的檢測(cè)結(jié)果顯示，鳥嘌呤核苷的最低檢測(cè)限可以達(dá)到4nM，鳥嘌呤和腺嘌呤的檢測(cè)限均可達(dá)到10nM，而對(duì)鳥嘌呤和腺嘌呤混合物進(jìn)行的檢測(cè)結(jié)果表明其最低檢測(cè)限可以達(dá)到70nM，并且在低濃度的范圍內(nèi)峰電流與濃度有著良好的線性關(guān)系。本工作的研究結(jié)果表明，單壁碳納米管對(duì)玻碳電極進(jìn)行活化可

4、以作為一種優(yōu)良的電極處理方法應(yīng)用于DNA生物分析傳感的研究之中。 3．通過將碳納米管與氯金酸溶液預(yù)混合，然后利用檸檬酸三鈉進(jìn)行還原，直接在碳納米管上合成了碳納米管一金(MWCNT-Au)納米復(fù)合材料。通過TEM和表面增強(qiáng)拉曼光譜方法對(duì)合成的納米復(fù)合材料進(jìn)行了表征，結(jié)果表明合成的納米復(fù)合材料具有有序的表面結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還利用電化學(xué)方法對(duì)此納米復(fù)合材料修飾的金電極上的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究，并且對(duì)修飾電極在。DNA堿基檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了

5、研究。結(jié)果表明，DNA堿基胸腺嘧啶在碳納米管一金(MWCNT-Au)納米復(fù)合材料修飾的玻碳電極上有著很好的電化學(xué)響應(yīng)，而胸腺嘧啶在裸金電極上是沒有響應(yīng)的。 4．將血紅蛋白(Hb)在1-乙基-3-(二甲氨丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)的偶合作用下，共價(jià)修飾到多壁碳納米管表面，組裝了血紅蛋白-碳納米管(Hb-CNT)復(fù)合物。通過電化學(xué)方法，研究了血紅蛋白在Hb-CNT復(fù)合物修飾電極上的直接電子傳遞及其對(duì)H<,2>O<,2>的電催化行

6、為。研究結(jié)果表明，血紅蛋白與碳納米管的共價(jià)結(jié)合，可以增強(qiáng)其在電極表面的電子傳遞行為。 5．通過靜電自組裝方法將血紅蛋白自組裝到Fe<,3>O<,4>納米粒子表面，并利用現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)接觸角檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)在有無Fe<,3>O<,4>納米粒子存在情況下，血紅蛋白液滴氧化還原導(dǎo)致的表面接觸角的變化進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，血紅蛋白可以通過靜電相互作用自組裝到Fe<,3>O<,4>納米粒子表面形成Fe<,3>O<,4>-Hb納米復(fù)合物。同時(shí)，現(xiàn)

7、場(chǎng)電化學(xué)接觸角研究結(jié)果顯示，血紅蛋白的氧化還原過程會(huì)導(dǎo)致其本身結(jié)構(gòu)的變化，而這一變化可以引起血紅蛋白液滴的親/疏水性質(zhì)的改變。此外，F(xiàn)e<,3>O<,4>-Hb納米復(fù)合物液滴的接觸角的變化要大于血紅蛋白本身的表面接觸角的變化，表明現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)接觸角可以作為一種新的檢測(cè)方法來研究一些特殊的生物過程。 6．我們對(duì)四庚基銨鹽(tetraheptylammonium)修飾的Fe<,3>O<,4>納米粒子在白血病K562細(xì)胞的藥物吸收中的作

8、用進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，通過將生物相容性Fe<,3>O<,4>納米粒子與抗腫瘤藥物柔紅霉素或阿霉素聯(lián)用，可以明顯地提高柔紅霉素或阿霉素在白血病K562敏感和耐藥細(xì)胞中的沉積。同時(shí)，F(xiàn)e<,3>O<,4>等納米粒子與抗腫瘤藥物聯(lián)用可以作為一種新的方法來克服腫瘤治療中產(chǎn)生的多藥耐藥性問題。此外， Fe<,3>O<,4>等磁性納米粒子與白血病K562細(xì)胞相互作用的研究顯示，F(xiàn)e<,3>O<,4>等磁性納米粒子極有可能是通過與K562耐藥細(xì)