基于有机纳米功能膜的光学生物传感研究

论文摘要

近年来,基于金纳米颗粒修饰膜的生物传感器在疾病诊断和治疗、药物开发、蛋白组学和分子生物学领域有着非常重要的意义。本文采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作保护剂、柠檬酸钠作还原剂的化学还原法制备了质地均匀、分散性较好的金溶胶。利用自组装方法,将DTT自组装在平板金膜电极（5mm×5mm金电极）表面,比较了L-半胱氨酸与3-巯基丙酸的优缺点,最后键合3-巯基丙酸,形成用于分子识别检测的生物传感膜。采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、透射电子显微镜（TEM）对金纳米颗粒进行了表征,并用循环伏安法（CV）对其组装过程进行电化学性能测试。突破传统EDC+NHS的催化作用,本文采用EDC+DMAP作为氨基与羧基反应的催化剂,获得活性功能增强的有机功能团组装修饰的纳米金膜生物传感器,在可见吸收光谱区展现出灵敏的局域化表面等离子体共振（LSPR）光谱信号。基于新型有机纳米功能膜修饰的LSPR生物传感器对c-myc单克隆抗体的最大吸附量可达到2.4μg/mL。基于c-myc单克隆抗体固定的LSPR生物传感器可用于致癌基因c-myc重组蛋白的识别,低浓度线性响应范围为6.5×10-3—1.3μg/mL,检测下限为6.5×10-3μg/mL;对0.65μg/mL和0.26μg/mL样品重复测定12次,相对标准偏差分别为1.56%和3.22%,说明该方法重现性好;牛血清白蛋白、猪血红蛋白、牛白蛋白、转铁蛋白、人血红蛋白、凝血酶、溶菌酶等对测定不干扰;与酶联免疫吸附测定法（ELISA）比较,本方法的回收率范围在92.31%—109.23%,说明本方法能用于c-myc重组蛋白的识别检测。相对于传统生物学定性分析方法,该传感器已成功地应用于实际样品肿瘤细胞中c-myc含量的检测,在抗癌预测和治疗方面具有重要应用价值。基于c-myc重组蛋白固定的LSPR生物传感器可用于致癌基因关联的DNA质粒的检测,其线性响应范围为9.0×10-3—1.5μg/mL,检测下限为9.0×10-3μg/mL,重现性和选择性好,回收率范围在91.11—112.00%,说明本方法能用于DNA质粒的识别检测,在生物医学和分子生物学方面具有重要的研究价值。基于c-myc单克隆抗体固定的LSPR生物传感器可用于致癌基因c-myc关联的二抗分子的检测,其线性响应范围为4.0×10-3—0.20μg/mL ,检测下限为4.0×10-3μg/mL,重现性和选择性好,回收率范围在91.00—110.00%,说明本方法能用于二抗分子的识别检测,在生物医学和分子生物学方面具有重要的研究价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 金纳米粒子的概述
• 1.2.1 金溶胶的合成
• 1.2.2 表面修饰
• 1.2.3 金纳米粒子的表征
• 1.3 局域表面等离子体共振概述
• 1.3.1 SPR 概述
• 1.3.2 SPR 的基本原理
• 1.3.3 SPR 技术的特点
• 1.3.4 LSPR 概述
• 1.3.5 LSPR 基本原理
• 1.4 LSPR 生物分子识别应用
• 1.5 致癌基因 C-myc 蛋白检测意义
• 1.5.1 C-myc 概述
• 1.5.2 C-myc 在肿瘤发生中的作用
• 1.5.3 研究c-myc 的意义
• 1.6 课题研究目的和发展趋势
• 第二章 基于金纳米有机功能膜的致癌基因c-myc 蛋白的光学检测研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 金溶胶制备方法
• 2.2.3 纳米金修饰电极
• 2.2.4 金纳米颗粒膜的表面修饰
• 2.2.5 金纳米颗粒膜的活化
• 2.2.6 光纤光谱仪的组装及应用
• 2.2.7 循环伏安（CV）监测金电极自组装过程
• 2.2.8 固定c-myc 单克隆抗体识别c-myc 蛋白
• 2.3 结果讨论分析
• 2.3.1 最佳金纳米颗粒的优化选择以及表征
• 2.3.2 金纳米粒子的粒径和紫外可见吸收光谱的表征
• 2.3.3 循环伏安法测试最佳条件选择
• 2.3.4 循环伏安（CV）监测金电极自组装过程
• 2.3.5 生物分子间特异性识别
• 2.4 结论
• 第三章 基于金纳米有机功能膜的质粒DNA的光学检测研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 样品制备
• 3.2.3 固定c-myc 蛋白识别DNA
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 测量c-myc 蛋白的最大吸附量
• 3.3.2 固定c-myc 蛋白，定量识别质粒DNA
• 3.3.3 固定c-myc 蛋白识别质粒DNA 的最低检测限
• 3.3.4 干扰物质的影响
• 3.3.5 重现性的测定
• 3.3.6 回收率的测定
• 第四章 基于金纳米有机功能膜的c-myc二抗分子识别的光学检测研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 样品制备
• 4.2.3 固定c-myc 单克隆抗体，识别二抗GAM
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 测定c-myc 单克隆抗体的最大吸附量
• 4.3.2 固定c-myc 单克隆抗体，定量识别二抗GAM
• 4.3.3 固定c-myc 单克隆抗体识别二抗GAM 的最低检测限
• 4.3.4 干扰物质的影响
• 4.3.5 重现性的测定
• 4.3.6 回收率的测定
• 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录