糖量子点的制备及其生物活性的研究

论文摘要

大肠杆菌是一种重要的病原菌,可导致人腹泻,引起败血症,严重时可造成死亡。肠出血性大肠杆菌0157感染曾在世界范围内多次爆发,并造成严重危害,引起了各国的普遍关注。快速、准确地检测大肠杆菌是预防和控制疫病流行的关键,目前大肠杆菌的检测方法主要有传统的菌落检测法、PCR法和基因检测法,这些方法存在着耗时长、仪器要求高及难以迅速推广等缺点,因此,寻找快速而简便易行的大肠杆菌检测新方法对于食品卫生及疫病的防控具有重要意义。近年来,纳米技术在生物检测方面的研究发展迅速,纳米颗粒粒径小,有许多独特的理化性质,例如：比表面积大、反应活性高等,特别是具有半导体特性的纳米子—量子点（QDs, quantem dots）以其独特的光谱特性（如其荧光强度高且稳定,颜色丰富等）为分析化学开辟了新的研究途径。本研究着眼于大肠杆菌对不同寡糖序列的识别能力,旨在利用量子点独特的光学特性建立一种快速、简便的大肠杆菌检测新方法。具体研究思路为：将大肠杆菌识别的寡糖耦合到量子点表面,制备对不同大肠杆菌具有特异性结合能力的功能糖量子点颗粒,通过该纳米颗粒对大肠杆菌的特异性粘附,并检测糖量子点的荧光特性、光谱吸收特征以及对大肠杆菌的促凝效果,进而确定大肠杆菌的种类乃至亚型。本研究选择了三种糖为试验对象：（1）Galactose（半乳糖）作为大肠杆菌0157的受体寡糖；（2） Mannose（甘露糖）作为大肠杆菌ORN178的受体糖链；（3） Lactose（乳糖）作为实验对照,并设计和制备了相应的三种糖量子点：Galactose-QDs、 Mannose-QDs和Lactose-QDs。在生物活性检测方面,首先通过与植物凝集素共孵育并测定紫外吸收光谱,确定了三种糖量子点可与不同的植物凝集素发生特异性结合,而后通过荧光显微镜观察对糖-量子点与大肠杆菌ORN178的相互作用进行了初步评价。结果表明：只有Mannose-QDs可与大肠杆菌ORN178产生结合,并使细菌产生了集簇现象。目前进一步的深入实验正在进行中。通过上述研究,本课题已建立了三种糖量子点的合成方法,并初步确认了糖量子点与凝集素和大肠杆菌ORN178的相互作用,为进一步建立大肠杆菌快速检测方法奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 大肠杆菌（E.coli）简介
• 1.2 大肠杆菌检测方法
• 1.3 糖生物学
• 1.3.1 糖生物学的定义
• 1.3.2 糖生物学研究
• 1.4 纳米粒子的概况
• 1.5 半导体纳米粒子—量子点
• 1.5.1 半导体纳米粒子的基本特性
• 1.5.2 半导体纳米粒子的研究进展
• 1.5.3 半导体纳米粒子的结构和光学特性
• 1.5.4 量子点的优点
• 1.5.5 量子点在生物医学研究中的应用
• 1.6 糖纳米颗粒的研究进展
• 1.6.1 糖纳米颗粒的功能及应用
• 1.6.2 糖纳米颗粒在病毒侵入机理方面的研究
• 1.6.3 糖纳米颗粒在细胞成像方面的应用
• 1.6.4 糖纳米颗粒在比色检测法的应用
• 1.6.5 糖纳米颗粒在生物检测方面的应用
• 1.7 本研究的目的、意义与内容
• 2 实验部分
• 2.1 化学合成部分
• 2.1.1 常用的仪器和试剂
• 2.1.2 波谱数据测定的仪器及方法
• 2.1.3 化学合成实验部分
• 2.1.4 糖量子点的结构部分
• 2.2 生物活性评价部分
• 2.2.1 培养基及溶液的制备
• 2.2.2 菌种及凝集素的准备
• 3 结果与讨论
• 3.1 化学合成部分
• 3.1.1 化合物2的合成
• 3.1.2 化合物5的合成
• 3.1.3 化合物8的合成
• 3.1.4 化合物15的合成
• 3.1.5 化合物22的合成
• 3.1.6 化合物25的合成
• 3.1.7 化合物27的合成
• 3.1.8 化合物27的合成
• 3.1.9 化合物28的合成
• 3.1.10 化合物31的合成
• 3.1.11 量子点与糖结合的表征
• 3.1.12 糖量子点的表征
• 3.2 生物实验部分
• 3.2.1 三种糖量子点的紫外-可见分光光度计的吸光值
• 3.2.2 刀豆蛋白与Man-QDs的结合作用
• 120)与Gal-QDs（Lac-QDs）的结合作用'>3.2.3 蓖麻毒素(RCA₁₂₀)与Gal-QDs（Lac-QDs）的结合作用
• 3.2.4 糖量子点与ORN178和ORN208的识别性检测
• 4 结论
• 5 展望
• 3结构三糖的糖量子点的合成'>5.1 Gb₃结构三糖的糖量子点的合成
• 5.2 分子水平的研究
• 5.3 对不同大肠杆菌菌属进行生物识别
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢
• 附录