铕、金纳米颗粒与蛋白质的相互作用及分析应用的研究

论文摘要

【目的】研究嗅标记蛋白（Olfactory Marker Protein,OMP）对铕、金纳米颗粒的荧光增强效应,建立灵敏的测定蛋白质含量的分析方法,探讨铕、金纳米颗粒与蛋白质相互作用的机理。【方法】1.铕纳米颗粒与蛋白质的相互作用及分析应用的研究在Eu（NO3）3溶液中加入还原剂单宁酸,30℃条件下剧烈搅拌30min,冷却至室温后离心、洗涤、定容即得到铕纳米颗粒。在搅拌过程中缓慢加入修饰剂硫辛酸,冷却至室温后离心、洗涤、定容,再加入嗅标记蛋白OMP,37℃条件下水浴8h,可将OMP连接到铕纳米颗粒。研究OMP对铕纳米颗粒的荧光增强效应和OMP含量与荧光强度变化的关系。同时应用共振光散射技术、吸收光谱技术、透射电子显微技术、圆二色谱技术等手段进行机理研究和讨论。2.金纳米颗粒与蛋白质的相互作用及分析应用的研究在煮沸搅拌条件下向氯金酸溶液中加入还原剂柠檬酸三钠,继续加热搅拌15 min后停止加热,冷却至室温后离心、洗涤、定容即得到金纳米颗粒。在搅拌过程中缓慢加入修饰剂硫辛酸,冷却至室温后离心、洗涤、定容,再加入嗅标记蛋白OMP,在37℃条件下水浴8h,可制得与OMP结合的金纳米颗粒。研究OMP对金纳米颗粒近红外荧光增强作用以及OMP含量与荧光强度增强的关系。同时应用共振光散射技术、吸收光谱技术、透射电子显微技术、圆二色谱技术等手段对荧光增强效应机理进行研究和讨论。【结果】1.铕纳米颗粒与蛋白质的相互作用及分析应用的研究在271nm的激发波长下,OMP的加入能显著增强铕纳米颗粒在379nm处的荧光强度,且荧光增强程度与OMP的含量在一定范围内呈正比。在最佳实验条件下,测定OMP、HRP、P450、BSA和NSE的线性范围分别为2.0×10-8-8.0×10-6g/mL、2.0×10-8-9.0×10-6g/mL、6.0×10-8-1.2×10-5g/mL、6.0×10-8-1.0×10-5g/mL和3.0×10-8-1.2×10-5g/mL。它们的检出限分别为9.8×10-9g/mL、1.0×10-8/mL、2.9×10-8g/mL、3.2×10-8g/mL和1.2×10-8g/mL。该方法用于模拟样品中OMP含量的测定,结果令人满意。机理研究表明,铕纳米颗粒、硫辛酸与OMP发生了相互作用,使得OMP的构象发生变化,形成了铕-硫辛酸-OMP络合物,在271 nm的激发波长下,体系可能发生了能量传递过程,即OMP中的色氨酸残基和酪氨酸残基将吸收的能量通过硫辛酸这个中介体传递给铕纳米颗粒,从而发射铕纳米颗粒的荧光峰,荧光强度明显增强。2.金纳米颗粒与蛋白质的相互作用及分析应用的研究实验表明,在538nm的激发波长下,OMP的加入可以显著增强金纳米颗粒在近红外区的811nm处的荧光强度,并且荧光增强程度与OMP的含量在一定范围内呈正比,可用于蛋白质含量的测定。在最佳实验条件下,检测OMP、HRP、P450、BSA和NSE的线性范围分别为2.0×10-8-9.0×10-6g/mL、3.0×10-8-8.0×10-6g/mL、8.0×10-8-1.2×10-5g/mL、5.0×10-8-1.0×10-5g/mL和5.0×10-8-8.0×10-6g/mL。检出限分别为6.2×10-9g/mL、8.4×10-9g/mL、5.5×10-9g/mL、6.0×10-9g/mL和9.7×10-9g/mL。可见该方法有较高的灵敏度和较宽的线性范围。对模拟样品采用标准加入法测定OMP含量,并将结果和用紫外吸收法测定的结果进行比较,结果精密度和准确度均比较满意。机理研究表明,带有巯基的硫辛酸将金纳米颗粒与OMP连结起来,形成了金-硫辛酸-OMP复合物,并定向排列聚集成超晶格结构,导致表面等离子体传播特性改变,使金纳米颗粒近红外区的荧光强度显著增强。【结论】1.OMP可以显著增强铕纳米颗粒的荧光强度和金纳米颗粒在近红外区的荧光强度。2.利用蛋白质对铕、金纳米颗粒的荧光增强效应可以建立测定蛋白质含量的新方法,结果令人满意。3.在铕纳米颗粒、硫辛酸、OMP三者间的能量传递过程使铕纳米颗粒的荧光强度明显增强,而OMP对金纳米颗粒的荧光增强效应则是由表面等离子体传播特性改变引起的。本论文的主要特点和创新点:1.利用稀土元素良好的发光性能和金属纳米材料检测生物分子灵敏度高的特点制备了铕纳米颗粒,探索建立测定蛋白质含量的分析方法。2.在前人工作的基础上研究了蛋白质对金纳米颗粒近红外荧光强度的增强效应,提高其测定蛋白质含量的灵敏度。3.利用荧光技术、光散射技术、吸收光谱技术、透射电子显微技术等多种手段研究了体系作用的机理。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 第一节 有机染料荧光探针
• 第二节 金属离子及其配合物荧光探针
• 第三节 荧光衍生化试剂
• 第四节 近红外荧光染料探针
• 第五节 纳米颗粒荧光探针
• 第六节 本论文的研究目的
• 第二章 铕纳米颗粒与蛋白质的相互作用及分析应用
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果和讨论
• 4 分析应用
• 5 机理探讨
• 6 结论
• 第三章 金纳米颗粒与蛋白质的相互作用及分析应用
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果和讨论
• 4 分析应用
• 5 机理探讨
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表