表面活性劑參與構(gòu)筑的液體-液晶界面型生物傳感器及其應(yīng)用.pdf

1、近年來，液晶傳感器作為一種新穎獨(dú)特的光學(xué)傳感器，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低、無需標(biāo)記和便于攜帶（可穿戴）等優(yōu)點(diǎn)，為生物分子的檢測(cè)提供了一個(gè)操作簡(jiǎn)單而又靈敏的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)。表面活性劑參與構(gòu)筑的液體-液晶界面型傳感器能夠利用表面活性分子與目標(biāo)物之間的相互作用誘導(dǎo)液晶分子排列取向發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的檢測(cè)，同時(shí)它又具有操作簡(jiǎn)便、便于研究生物化學(xué)反應(yīng)動(dòng)態(tài)過程的優(yōu)勢(shì)。鑒于此，本論文研究了以液晶4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯為傳感基底，以表面活性劑為

2、修飾劑構(gòu)筑液體-液晶界面型生物傳感器及其應(yīng)用，主要采用偏光顯微鏡觀察傳感器的響應(yīng)信號(hào)，輔助使用熒光顯微鏡、圓二色譜儀及熒光光譜儀等技術(shù)手段對(duì)生物分子的響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探究。論文的內(nèi)容主要分為以下四個(gè)部分:
　　第一章介紹了與本論文相關(guān)的背景知識(shí)以及近幾年國(guó)內(nèi)外在液晶生物傳感器的構(gòu)筑及其應(yīng)用方面的研究現(xiàn)狀，提出了本論文的立題依據(jù)和選題思路。
　　第二章以陽(yáng)離子表面活性劑—氯化十四酰膽堿(Myristoylcholine Chlor

3、ide，Myr)修飾液體-液晶界面，構(gòu)筑液晶傳感器并成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)乙酰膽堿酯酶及農(nóng)藥的靈敏檢測(cè)。
　　(1)基于銅網(wǎng)法制備液晶傳感基底，利用氯化十四酰膽堿作為修飾劑構(gòu)筑了液晶傳感器。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乙酰膽堿酯酶(Acetylcholinesterase，AChE)加入到該傳感器后會(huì)引發(fā)液晶的光學(xué)形貌由暗到亮的變化，其在水溶液中的檢測(cè)限約為0.001 mg/mL，有趣的是牛血清白蛋白雖然自身不能誘導(dǎo)該傳感器產(chǎn)生信號(hào)，但是它的引入?yún)s會(huì)使AC

4、hE檢測(cè)的靈敏度提高3個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)該方法還能實(shí)現(xiàn)對(duì)乙酰膽堿酯酶的抑制劑—溴新斯的明的檢測(cè)，檢測(cè)限可達(dá)約1 fM。
　　(2)在以上研究的基礎(chǔ)上，我們利用液晶液滴的方法制備傳感基底，研究了農(nóng)藥在該傳感器中的響應(yīng)信號(hào)。發(fā)現(xiàn)加入乙酰膽堿酯酶能夠誘導(dǎo)液晶呈現(xiàn)扇形的光學(xué)形貌，而農(nóng)藥的引入會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)十字花的偏光圖像。值得注意的是，該傳感器還能實(shí)現(xiàn)微量農(nóng)藥的檢測(cè)，對(duì)于樂果和仲丁威的檢測(cè)量可分別達(dá)到0.1 pg和0.01 pg，為高

5、靈敏地檢測(cè)農(nóng)藥提供了技術(shù)支持。
　　第三章在采用非離子表面活性劑—十二烷基吡喃葡萄糖苷修飾液體-液晶界面、進(jìn)而構(gòu)筑液晶傳感器的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了三種蛋白質(zhì)（溶菌酶、刀豆球蛋白A和牛血清白蛋白）在該傳感器中的響應(yīng)信號(hào)。發(fā)現(xiàn)，該傳感器在較寬的pH(3-11)和鹽濃度(0-1 M)范圍內(nèi)都能保持黑色形貌，具有較好的穩(wěn)定性。構(gòu)筑的液晶傳感器對(duì)溶菌酶、刀豆球蛋白A和牛血清白蛋白有著靈敏的響應(yīng)，分別通過酶解作用、特異性結(jié)合和非特異性吸附三種

6、不同的作用機(jī)制誘導(dǎo)液晶產(chǎn)生變亮的光學(xué)信號(hào)，其響應(yīng)下限分別約為0.1μg/mL、0.01μg/mL和0.001μg/mL。另外，還可以通過添加溶菌酶的特異性抑制劑和加熱的方法區(qū)分這三種蛋白質(zhì)。該方法在高靈敏、高選擇性、無標(biāo)記檢測(cè)蛋白質(zhì)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　第四章仍然采用十二烷基吡喃葡萄糖苷作為修飾劑構(gòu)筑液晶傳感器，并研究了其在檢測(cè)纖維素酶和半胱氨酸方面的應(yīng)用。纖維素酶誘導(dǎo)液晶在偏光顯微鏡下呈現(xiàn)具有明顯雙折射織構(gòu)的明亮圖案，然