论文题目: 新型纳米金生物传感器的研制及DNA损伤的初步研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 分析化学
作者: 刘英菊
导师: 姚守拙
关键词: 纳米金,胶体金,生物传感,毛细管电泳电化学发光,损伤,压电阻抗分析技术,恒电位溶出分析
文献来源: 湖南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本工作是在导师所承担的两项国家自然基金项目的资助下作者在攻读博士学位期间所做研究工作的总结和概括。近年来,纳米技术正向各个学科领域全面渗透,与传统学科相结合,在纳米电子学、纳米材料学、纳米化学、纳米生物学、纳米机械学等领域发挥重大的作用。本工作就纳米金在生物传感、电化学、光化学等各方面的应用开展了研究。另外,癌症也是当前所关注的,本文对一些药物对DNA损伤的机理进行了初步的探讨。具体而言,主要开展了以下工作: 1) 基于纳米金的生物相容性,用压电石英晶体传感技术、循环伏安以及电化学阻抗技术研究了醇脱氢酶在纳米金胶修饰的电极上的固定。测定了其米氏常数和最大反应初速度,计算了醇脱氢酶与辅酶的结合常数。 2) 纳米金通过己二硫醇的双巯基成功地固定在金电极上,并用压电石英微天平技术讨论了己二硫醇在金电极上的存在形式。在裸金电极和纳米金电极上于0.486 V（相对于SCE）处有一还原峰。研究了不同类型的表面活性剂对纳米金修饰电极上的还原峰的影响,并对其机理进行了初步探讨。 3) 基于早期先固定纳米金再固定酶的思想,反而行之,即试图先固定酶,再利用酶和纳米金的相互作用而固定纳米金,探讨纳米金在酶反应过程中的作用。首先制备了四种黄嘌呤氧化酶（XOD）并研究了这些传感器的分析性能,测定了Michaelis-Menten常数。同时讨论了各种情况下电流响应与施加电压的关系,探讨了这些传感器的不同的响应机制。 4) 基于上一思想,构建了四种辣根过氧化物酶（HRP）电流生物传感器,研究了这些传感器的分析性能,测定了Michaelis-Menten常数。并讨论了各种情况下电流响应与检测电压的关系,探讨了纳米金在酶反应过程中的作用。 5) 受启发于早先用己二硫醇固定纳米金的过程中存在的缺陷,即硫醇的毒性以及电极表面的难以恢复性,利用壳聚糖的特殊性质,即酸性条件可溶而在碱性和中性条件下难溶,首次提出了用壳聚糖/戊二醛/半胱胺（CGC）固定纳米金,并用压电石英晶体阻抗（PQCI）的方法实时监测在金的表面的CGC自组装过程和金溶胶在CGC膜上的固定过程,并且用循环伏安法和电化学阻抗谱对金溶胶/CGC的组装进行了验证。同时,压电石英晶体传感器首次测定了壳聚糖的粘均分子量。并利用修饰纳米金固定人类血清白蛋白（HSA）,监测了它和纯化的橙皮甙的结合过程,利用Scatchard方程测定了结合系数。 6) 由于咳必清的叔胺结构,首次用CE-Ru（bpy）32+ECL技术检测了咳必清。并详细讨论了实验条件的优化以及响应的线性范围。而且,发现加入适量的纳米金,能够提高相同浓度时的物质的发光强度,并用另外两种物质进行了验证。同时,
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 纳米技术的发展
1.2 纳米材料的性能
1.2.1 表面效应
1.2.2 尺寸效应
1.2.3 界面效应
1.2.4 量子效应
1.3 纳米金
1.3.1 纳米金的合成
1.3.1.1 Citrate还原
1.3.1.2 Brust-Schiffrin方法
1.3.1.3 其他配基
1.3.1.4 复合纳米金属
1.3.1.5 纳米金-聚合物
1.3.1.6 Dendrimers
1.3.2 纳米金的应用
1.3.2.1 分子识别
1.3.2.2 DNA传感
1.3.2.3 免疫传感
1.3.2.4 糖传感器
1.3.2.5 酶传感器
1.3.2.6 药物检测
1.3.2.7 催化
1.3.2.8 毛细管电泳
1.4 DNA损伤
1.4.1 由损伤引起的DNA碱基的固有电活性的变化
1.4.2 有电活性的DNA加和物
1.4.3 DNA与小分子的非共价作用
1.4.4 紫外光引起的DNA损伤
1.5 本文构想
第2章 醇脱氢酶在纳米金胶修饰电极上的固定研究
2.1 引言
2.2 实验与材料
2.2.1 试剂
2.2.2 仪器
2.2.3 金溶胶的制备
2.2.4 电极的自组装
2.2.5 压电石英传感器在乙醇溶液中的响应
2.3 结果和讨论
2.3.1 ADH在金胶修饰电极上的固定
2.3.1.1 裸金电极和金胶修饰的金电极的循环伏安比较
2.3.1.2 电化学阻抗法研究醇脱氢酶在裸金电极和纳米金胶修饰电极上的固定
2.3.1.3 压电石英晶体传感器研究金胶的自组装及ADH的固定
2.3.2 ADH的酶反应能力
2.3.2.1 电化学阻抗研究ADH与NAD的结合
2.3.2.2 压电石英传感测定ADH与NAD的结合常数
2.3.2.3 金胶表面固定的ADH的动力学参数估算
2.4 小结
第3章 表面活性剂对纳米金胶修饰电极的影响研究
3.1 引言
3.2 实验与材料
3.2.1 试剂
3.2.2 纳米金的自组装
3.2.3 各种电极实际面积的测定
3.2.4 表观电容的测定
3.3 结果和讨论
3.3.1 裸金电极、HDT修饰电极和纳米金修饰电极实际面积的比较
3.3.2 裸金电极、HDT修饰电极和纳米金修饰电极表观电容的比较
3.3.3 裸金电极、HDT修饰电极和纳米金修饰电极循环伏安图的比较
3.3.4 表面活性剂对纳米金修饰电极的还原峰的影响
3.3.5 电化学阻抗法研究各种表面活性剂的影响
3.4 小结
第4章 电流法研究纳米金对黄嘌呤生物传感器的影响
4.1 引言
4.2 实验
4.3 结果和讨论
4.3.1 PPY／XOD传感器和PPY／XOD／Au-colloid传感器对黄嘌呤的电流响应
4.3.2 电压对PPY／XOD传感器和PPY／XOD／Au-colloid传感器对黄嘌呤的电流响应的影响
4.3.3 PB／PPY／XOD传感器和PB／PPY／XOD／Au-colloid传感器对黄嘌呤的电流响应的影响
4.3.4 电压对PB／PPY／XOD传感器和PB／PPY／XOD／Au-colloid传感器对黄嘌呤的电流响应的影响
4.3.5 上述四个传感器的动力学参数估计
4.4 小结
第5章 纳米金对辣根过氧化物酶传感器影响的研究
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 试剂
5.2.2 仪器
5.2.3 生物传感器的构造
5.3 结果与讨论
5.3.1 纳米金胶对PPY／HRP生物传感器的电化学影响
5.3.1.1 PPY／HRP和PPY／HRP／Au-colloid生物传感器的循环伏安比较
5.3.1.2 PPY／HRP和PPY／HRP／Au-colloid生物传感器对H_2O_2的电流响应的比较
5.3.1.3 检测电压对PPY／HRP和PPY／HRP／Au-colloid生物传感器的电流响应的影响
5.3.2 纳米金胶对PB／PPY／HRP生物传感器的电化学影响
5.3.2.1 PB／PPY／HRP和PB／PPY／HRP／Au-colloid生物传感器的循环伏安比较
5.3.2.2 PB／PPY／HRP和PB／PPY／HRP／Au-colloid生物传感器对H_2O_2的电流响应的比较
5.3.2.3 检测电压对PB／PPY／HRP和PB／PPY／HRP／Au-colloid生物传感器的电流响应的影响
5.3.3 pH对PPY／HRP和PPY／HRP／Au-colloid生物传感器的影响
5.3.4 干扰
5.3.5 米氏常数的计算
5.4 小结
第6章 壳聚糖／戊二醛／半胱胺／纳米金的自组装及人血清白蛋白和橙皮甙的结合过程监测
6.1 引言
6.2 实验
6.2.1 试剂
6.2.2 仪器
6.2.3 橙皮甙的纯化
6.2.4 实验步骤
6.3 结果与讨论
6.3.1 原理
6.3.2 压电传感器估测粘均分子量
6.3.3 壳聚糖／戊二醛／半胱胺(CGC)／金胶体的自组装膜
6.3.3.1 PQCI研究CGC自组装膜的形成过程
6.3.3.2 PQCI研究胶体金在CGC膜上的固定
6.3.3.3 循环伏安法和电化学阻抗法研究CGC／纳米金膜的形成
6.3.4 CGC／金胶膜在HSA与橙皮甙的结合中的应用
6.3.4.1 PQCI监测HSA在金胶体上的固定
6.3.4.2 PQCI监测HSA与橙皮甙的结合
6.3.5 重现性
6.4 小结
第7章 毛细管电泳-Ru(bpy)_3~(2+)电化学发光测定咳必清
7.1 引言
7.2 实验
7.2.1 试剂
7.2.2 仪器
7.3 结果与讨论
7.3.1 循环伏安实验
7.3.2 实验条件的优化
7.3.2.1 施加电压
7.3.2.2 进样高压和进样时间
7.3.2.3 pH值
7.3.3 纳米金对ECL光强的增强效应
7.3.4 分析应用
7.4 小结
第8章 毛细管电泳-Ru(bpy)_3~(2+)电化学发光测定扑尔敏及其与人血清白蛋白的相互作用
8.1 引言
8.2 实验
8.2.1 试剂
8.2.2 仪器
8.2.3 实验步骤
8.3 结果与讨论
8.3.1 循环伏安实验
8.3.2 实验条件的优化
8.3.2.1 施加电压
8.3.2.2 进样体积
8.3.2.3 pH值
8.3.2.4 分离电压
8.3.3 分析应用
8.3.4 重现性
8.3.5 三种药物的分离
8.3.6 纳米金对ECL光强的增强效应
8.3.7 平衡透析实验测定扑尔敏与HSA的相互作用
8.4 小结
第9章 压电石英阻抗技术和恒电位溶出分析研究檞皮素-铜(Ⅱ)对双链DNA的诱导损伤
9.1 引言
9.2 实验
9.2.1 试剂
9.2.2 仪器
9.2.3 实验步骤
9.3 结果与讨论
9.3.1 檞皮素-Cu~(2+)体系诱导DNA损伤的PQCI图
9.3.2 Cu~(2+)、檞皮素和DNA的浓度对DNA损伤的影响
9.3.3 DNA损伤的恒电位溶出分析
9.3.4 檞皮素-Cu~(2+)体系对DNA的诱导损伤的机理推导
9.4 小结
第10章 DNA在纳米碳管上的检测以及甘草素-Cu(Ⅱ)对DNA的诱导损伤
10.1 引言
10.2 实验
10.2.1 试剂
10.2.2 甘草素的合成
10.2.3 仪器
10.2.4 实验步骤
10.3 结果与讨论
10.3.1 dsDNA的恒电位溶出分析
10.3.2 恒电位溶出分析dsDNA损伤
10.3.3 过氧化氢酶和联喹啉对dsDNA损伤的影响
10.3.4 Cu(Ⅱ)和甘草素浓度的影响
10.3.5 PQCI研究DNA的损伤
10.4 小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
发布时间: 2005-09-27
参考文献
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