基于硼酸基的糖探针的制备与性能评价

论文摘要

糖类物质是人类赖以生存的食物来源,又是生命体中重要的信息物质,在细胞之间的相互识别、相互作用、水和电解质的输送、癌症的发生和转移、机体的免疫和免疫抑制以及受精和细胞凝集等生物过程中都起着关键作用。因此,研究高灵敏度、高选择性的糖识别方法具有重要的意义。有机硼酸化合物能够与糖类物质结合,因此硼酸基团可以作为糖传感器的识别基,基于硼酸基团的糖检测方法近年来得到了广泛的关注。本文选择了以荧光作为检测手段,将硼酸类化合物与具有荧光性质的物质结合成荧光探针,当探针与糖结合时,体系的荧光发生改变,通过测定荧光改变的信息得出糖的相关信息。本实验设计了几种基于硼酸基检测糖类物质的新方法,并对每种方法进行了初步的研究和探索,为今后开发相关的糖检测产品打下实验基础。本论文分为以下几个部分:1.制备了基于噻吩硼酸修饰纳米金的糖探针（探针Ⅰ）。实验首先使用柠檬酸钠还原法得到纳米金粒子,然后用噻吩硼酸对纳米金进行了修饰得到探针Ⅰ,并对实验影响因素进行了考察,确定了最佳实验条件,并在最佳实验条件下探针Ⅰ对不同浓度的不同种类的糖的响应性能进行了研究。2.在EDC和NHS的作用下通过简单的方法合成了苯硼酸的紫外区荧光试剂NAA-APBA（探针Ⅱ）。对实验影响因素进行了考察,确定了最佳实验条件,并在最佳实验条件下探针Ⅱ对不同浓度的不同种类的糖的响应性能进行了研究。3.利用巯基自组装及固相合成的方法制备了基于巯基苯硼酸修饰纳米金的糖探针（探针Ⅲ）,并对实验影响因素进行了考察,确定了最佳实验条件,并在最佳实验条件下探针Ⅲ对不同浓度的不同种类的糖的响应性能进行了研究。4.制备了基于罗丹明苯硼酸衍生物的糖荧光探针（探针Ⅳ）,合成了罗丹明的苯硼酸衍生物探针Ⅳ,并对实验影响因素进行了考察,确定了最佳实验条件,并在最佳实验条件下探针Ⅳ对不同浓度的不同种类的糖的响应性能进行了研究。本实验设计的基于硼酸基的糖荧光探针具有制作简单,灵敏度高,使用方便等特点,其中探针Ⅰ采用噻吩硼酸修饰纳米金作为荧光探针是一种比较新的方法,国内外鲜有报道,研究中发现,探针Ⅰ在pH=7.3时对葡萄糖的灵敏度较高,这一条件接近生理pH值,具有开发成临床糖尿病患者血糖传感器的潜力,为今后开发基于硼酸基的糖检测仪器的研制打下了理论和实验基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第1章 文献综述
• 1.1 糖类检测方法研究的意义
• 1.1.1 糖生物学
• 1.1.2 攻克疾病
• 1.1.3 糖尿病监测
• 1.1.4 糖类研究现状
• 1.2 糖类的结构和性质
• 1.3 糖的识别方法
• 1.3.1 凝集素
• 1.3.2 硼酸衍生物
• 1.4 糖的检测方法
• 1.4.1 电化学方法
• 1.4.2 HPLC 法
• 1.4.3 圆二色谱法（CD 法）
• 1.4.4 荧光分析法
• 1.4.5 吸收光谱法
• 1.5 硼酸类衍生物用于糖类物质检测的研究进展
• 1.5.1 研究进展
• 1.5.2 硼酸类衍生物识别糖的机理
• 1.5.2.1 PET 机制
• 1.5.2.2 ICT 机制
• 1.6 纳米金在糖类检测中的应用
• 1.6.1 纳米金制备方法概述
• 1.6.2 纳米金性质
• 1.6.3 纳米金在分析检测中的应用
• 1.7 本论文主要研究内容
• 第2章 基于噻吩硼酸修饰纳米金的糖荧光探针的研究
• 2.1 仪器与材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 纳米金制备
• 2.2.2 透析袋前处理
• 2.2.3 噻吩硼酸修饰纳米金颗粒的制备
• 2.2.4 溶液的配制
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 纳米金的光谱特性
• 2.3.2 探针Ⅰ结合糖的影响因素考察
• 2.3.2.1 pH 值的影响
• 2.3.2.2 孵化时间和温度的影响
• 2.3.3 探针Ⅰ对糖的响应性
• 2.3.4 标准曲线的绘制
• 2.4 本章结论
• 第3章 基于萘乙酸苯硼酸衍生物的糖荧光探针的研究
• 3.1 仪器与材料
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 反应过程
• 3.2.2 色谱条件选择
• 3.2.3 探针Ⅱ荧光性能的评价
• 3.2.4 探针Ⅱ结合糖的荧光性能评价
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 合成影响因素
• 3.3.1.1 合成方法的选择
• 3.3.1.2 合成反应时间和温度的确定
• 3.3.1.3 合成反应原料用量
• 3.3.2 产物HPLC 纯度检查
• 3.3.3 探针Ⅱ的荧光特性
• 3.3.4 不同pH 值下探针Ⅱ对糖的敏感度
• 3.3.5 孵化时间和温度的影响
• 3.3.6 探针Ⅱ对不同种类的糖的识别性能
• 3.3.7 标准曲线的绘制
• 3.4 本章结论
• 第4章 基于巯基苯硼酸修饰纳米金的糖荧光探针的研究
• 4.1 仪器与材料
• 4.2 纳米金的修饰
• 4.2.1 纳米金的制备和标记
• 4.2.2 纳米金探针对糖的识别实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 修饰前后纳米金的紫外光谱
• 4.3.2 修饰前后纳米金的荧光光谱
• 4.3.3 探针对糖的敏感性
• 4.3.4 pH 对探针Ⅲ结合糖的影响
• 4.3.5 探针Ⅲ对不同种类的糖的识别性能
• 4.3.6 孵化时间和温度的影响
• 4.3.7 标准曲线的绘制
• 4.4 本章结论
• 第5章 基于罗丹明苯硼酸衍生物的糖的荧光探针的研究
• 5.1 实验材料和试剂
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 探针Ⅳ的合成
• 5.2.1.1 合成路线
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 探针Ⅳ的光谱特性
• 5.3.2 不同pH 值下探针Ⅳ对糖的敏感度
• 5.3.3 孵化时间和孵化温度的影响
• 5.3.4 探针Ⅳ对不同种类的糖的识别性能
• 5.3.5 标准曲线的绘制
• 5.4 本章结论
• 结论
• 参考文献:
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文