基于聚联乙炔（PDA）自组装仿生囊泡技术的生物传感器的构建及应用研究

论文摘要

细胞膜是自然界一种完美的膜结构,而聚联乙炔（PDA）囊泡作为一种脂质体,与生物细胞膜具有相似性和亲和性,近年来被应用于人工模拟细胞膜,并应用在传感器的构建和对生物活性物质的检测中。本论文拟利用PDA囊泡构建高灵敏度、高选择性的仿生生物传感器,论文共分为四章：第一章围绕聚联乙炔囊泡做了相关概述,对仿生物膜的分类,囊泡自组装技术、表征方法及其应用等进行了简单的介绍。最后阐述了本研究课题的内容和意义。在第二章中构建了一种基于PDA囊泡检测H5N1禽流感病毒的可视化传感器。PDA囊泡与H5N1禽流感病毒抗体相互作用形成囊泡-抗体聚合物,加入目标物H5N1病毒抗原后,发生了抗原和抗体之间的特异性免疫反应,扰动共轭聚合物中的PDA分子的骨架结构,引起溶液颜色发生变化,据此构建一种可视化检测H5N1禽流感病毒的免疫型生物传感器,检测的线性范围为20-100 ng/mL,检测限为6ng/mL。在第三章中基于聚合物PDA囊泡具有强荧光以及纳米金颗粒可以猝灭其荧光的特性构建了一种检测癌胚抗原CEA的荧光传感器。首先在具有荧光性质的聚合物PDA囊泡、纳米金颗粒上修饰与CEA适配体部分互补的DNA片段,加入CEA适配体后形成类似三明治的夹心结构,使得PDA囊泡和纳米金颗粒之间发生荧光共振能量转移（FRET）,体系的荧光被猝灭。加入CEA时,CEA适配体与其结合使三明治复合物解离,从而使体系荧光恢复。据此实现对癌胚抗原的高灵敏度、高选择性检测,检测的线性范围为0.1-10 nM,检测限为0.07 nM。在第四章中构建了一种基于PDA囊泡的检测凝血酶的荧光生物传感器。首先在脂质体PDA囊泡表面修饰上凝血酶适配体,与目标物（凝血酶）结合可以形成特殊的配体结构-G四链体。此结合扰动聚联乙炔的共轭分子骨架结构,导致囊泡由蓝色转变成红色。同时该G四链体结构具有类似DNA酶的活性,与hemin结合可催化H2DCFDA-H2O2产生强荧光,荧光强度随着目标物浓度的增加而增强。据此建立的传感器的线性范围为1-50 nM,检测限为0.4 nM。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 细胞膜与仿生物膜概况
• 1.1.1 天然细胞膜
• 1.1.2 仿生物膜模型的建立与分类
• 1.1.2.1 仿生物膜模型的建立
• 1.1.2.2 仿生物膜的分类
• 1.1.2.3 仿生物膜的研究和应用
• 1.2 分子自组装概述
• 1.2.1 分子自组装原理和特点
• 1.2.2 分子自组装分类
• 1.2.3 分子自组装的应用
• 1.3 仿生物膜囊泡分子识别在生物传感器中的应用及其优势
• 1.4 气/液界面自组装囊泡的表征方法
• 1.4.1 显微镜测定法
• 1.4.2 电化学测试法
• 1.4.3 光谱学测定法
• 1.5 本课题的研究内容以及意义
• 第二章 基于聚联乙炔（PDA）囊泡的可视化检测禽流感H5N1病毒抗原的免疫生物传感器
• 摘要
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.1.1 主要试剂
• 2.2.1.2 主要仪器
• 2.2.3 气/液自组装PDA囊泡的制备
• 2.2.4 囊泡的活化与囊泡-H5N1抗体聚合物的制备
• 2.2.5 H5N1抗原的检测
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 实验原理
• 2.3.1.1 聚联乙炔光学变化原理及比色响应值（CR）
• 2.3.1.2 传感器实验原理
• 2.3.2 PDA囊泡颗粒的表征
• 2.3.3 反应条件的优化
• 2.3.3.1 缓冲溶液种类的选择
• 2.3.3.2 PCDA与DMPC浓度比的优化
• 2.3.3.3 紫外光照时间的优化
• 2.3.4 H5N1病毒抗原的定性和定量分析
• 2.3.5 重现性和稳定性实验
• 2.3.6 选择性实验
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于仿生PDA囊泡与纳米金的荧光共振能量转移测定癌胚抗原（CEA）的传感器的研究
• 摘要
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 DNA与试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 聚乙二炔囊泡的制备和表面的寡核苷酸修饰
• 3.2.4 金纳米颗粒的制备和修饰
• 3.2.5 体系荧光强度的测量
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PDA囊泡及金纳米颗粒的表征
• 3.3.2 传感器的原理
• 3.3.3 金纳米颗粒对自组装PDA囊泡的淬灭效率
• 3.3.4 反应时间对猝灭体系的影响
• 3.3.6 反应时间对荧光恢复的影响
• 3.3.7 癌胚抗原的检测
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于聚联乙炔酸仿生囊泡的凝血酶荧光生物传感器
• 摘要
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.1.1 主要试剂
• 4.2.1.2 主要仪器
• 4.2.2 自组装聚联乙炔囊泡的制备和修饰
• 4.2.3 凝血酶蛋白检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 实验原理
• 4.3.2 条件的优化
• 4.3.2.1 pH值的优化
• 4.3.2.2 紫外光聚合时间的选择
• 4.3.2.3 钾离子浓度的优化
• 4.3.2.4 血晶素（Hermin）浓度的优化
• 4.3.2.5 PDA囊泡-Aptamers与凝血酶蛋白反应时间的优化
• 4.3.3 自组装PDA囊泡荧光显微镜表征
• 4.3.4 线性范围和检测限
• 4.3.5 重现性和稳定性实验
• 4.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 硕士期间发表的论文