發(fā)布時(shí)間：2018-07-06 09:16

  本文選題：生物傳感器 + 表面增強(qiáng)拉曼散射　； 參考：《湖南大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：生物傳感技術(shù)因其高靈敏度、高選擇性、快速的響應(yīng)速度和較低的檢測(cè)成本等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)廣受關(guān)注,生物傳感新技術(shù)的研究進(jìn)展,極大的推動(dòng)了生物醫(yī)學(xué)和分析化學(xué)的發(fā)展,在臨床檢測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷和藥物篩選中具有廣闊的應(yīng)用前景。此外,納米材料的發(fā)展對(duì)包括催化學(xué)、信息技術(shù)、光子學(xué)、能量學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)眾多領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響,引起人們對(duì)納米技術(shù)的濃厚興趣。納米技術(shù)在生物學(xué)的應(yīng)用尤其展現(xiàn)了巨大的潛力。通過(guò)使用基于納米材料的工具用于研究、診斷和治療技術(shù),納米生物技術(shù)有望帶給生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)革命性的發(fā)展。近年來(lái),科學(xué)家們?cè)诎l(fā)展多種多樣的納米材料和納米制造技術(shù)方面取得了巨大進(jìn)步,大大促進(jìn)了納米生物技術(shù)的發(fā)展。功能化的納米材料以其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械特性,為研究復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程提供了創(chuàng)新性的思路,解決了很多用傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。納米材料與生物傳感器的結(jié)合,極大地推動(dòng)了納米科學(xué)、生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的快速發(fā)展。本論文結(jié)合功能核酸分子探針和納米材料的優(yōu)勢(shì),建立了一些生物傳感新方法用于霍亂毒素、microRNA表達(dá)水平、次氯酸鹽和溫度、小分子的分析與測(cè)定,并實(shí)現(xiàn)了對(duì)癌癥的診療和成像。具體內(nèi)容如下:霍亂是因攝入的食物或水受到霍亂弧菌污染而引起的一種急性腹瀉性傳染病,具有全球威脅性,尤其是在那些缺乏安全的飲用水供給和衛(wèi)生系統(tǒng)不完善的國(guó)家和地區(qū)。臨床表明,霍亂主要是由霍亂弧菌分泌的霍亂毒素(CT)引起的,因此,霍亂毒素的早期檢測(cè)對(duì)于預(yù)防由霍亂引起的死亡和爆發(fā)是至關(guān)重要的。第2章中,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新穎的等離子體耦合增強(qiáng)拉曼散射法-PCERS,用于高靈敏的、單步、均相檢測(cè)霍亂毒素。該方法是基于我們?cè)O(shè)計(jì)的等離子體納米粒子,該納米粒子被磷脂雙分子層包裹,并嵌入了拉曼染料和霍亂毒素的結(jié)合配體單唾液酸神經(jīng)節(jié)苷脂(GM1)。該方法無(wú)需任何特別修飾或者化學(xué)組裝,只需兩步簡(jiǎn)單組裝即實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單合成等離子納米粒子。在納米等離子體表面嵌入GM1使得該納米粒子具有高親和性、高特異性和多個(gè)CT結(jié)合位點(diǎn)。獨(dú)特的磷脂雙分子層修飾使得該納米粒子具有良好的生物相容性和穩(wěn)定性。由于納米粒子與CT一步反應(yīng)后組裝成三明治狀的團(tuán)聚體,納米粒子顯示出顯著增強(qiáng)的表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法提供了一種簡(jiǎn)單、靈敏的CT檢測(cè)新方法,并且信倍比高、可重現(xiàn)性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍廣。因此該方法在預(yù)防和診斷霍亂中具有巨大的應(yīng)用潛力。MicroRNA是一類(lèi)內(nèi)源性表達(dá)的約19-25個(gè)堿基的非蛋白編碼的RNA分子,它在生物過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。大量的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明許多疾病,例如癌癥、糖尿病以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病與微MicroRNA的表達(dá)水平是直接相關(guān)的。MicroRNA已成為一類(lèi)新興的臨床診斷與治療的生物標(biāo)志物。然而,由于miRNA序列短、同一家族成員之間同源性強(qiáng)、在總RNA樣品中的含量較低且容易降解,這些性質(zhì)都增加了miRNA的檢測(cè)難度。因此,發(fā)展靈敏度高選擇性好的miRNA檢測(cè)方法用于生物研究和臨床早期診斷具有非常重要的意義。第3章中,利用目標(biāo)催化發(fā)夾組裝(CHA)放大方法和酶修復(fù)擴(kuò)增技術(shù)(ERA),發(fā)展了一種新型的等溫雙重放大方法—(CHA-ERA),用于單步、高靈敏、高選擇性的miRNA分析檢測(cè)。該方法檢測(cè)miRNA時(shí),動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍寬、檢測(cè)限低,檢測(cè)下限達(dá)到了50 f M。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本章構(gòu)建的CHA-ERA方法為有效的核酸擴(kuò)增和miRNA的表達(dá)分析及相關(guān)的診斷應(yīng)用提供了一個(gè)高效的分析檢測(cè)平臺(tái)�；钚匝醮�(ROS)在生理學(xué)和病理學(xué)過(guò)程中普遍存在并且起著重要作用。ROS是一種重要的信號(hào)分子,產(chǎn)自?xún)?nèi)源性的氧氣,在很多生理學(xué)功能的調(diào)節(jié)中起著重要的作用。?OH,ClO~-,and ONOO-被認(rèn)為是最重要的活性氧簇,被稱(chēng)作h ROS。研究表明,h ROS的過(guò)多富集會(huì)引起氧化應(yīng)激并且與很多疾病相關(guān)。因此發(fā)展一種探針用于可視化的研究h ROS的生物學(xué)作用具有重要作用。此外,反常的溫度與很多病理細(xì)胞功能障礙密切相關(guān)。因此,發(fā)展一種新穎的方法用于高效、精確的檢測(cè)h ROS和溫度尤為重要。第4章中,我們發(fā)展了一種基于二氧化硅量子點(diǎn)的雙重響應(yīng)的比率型熒光傳感器,用于檢測(cè)ClO~-和溫度。該方法的構(gòu)建是通過(guò)將羅丹明B交聯(lián)到二氧化硅表面。二氧化硅量子點(diǎn)的熒光可選擇性的被ClO~-猝滅,而羅丹明B的熒光對(duì)ClO~-無(wú)響應(yīng),因此可用于比率型檢測(cè)ClO~-。另外,二氧化硅量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度對(duì)溫度不敏感,羅丹明B的熒光強(qiáng)度隨溫度的升高會(huì)下降,因此該探針還可作為比率型的溫度傳感器。本章發(fā)展的納米探針易于合成、成本低、水溶性強(qiáng)、毒性低,并且對(duì)ClO~-和溫度檢測(cè)具有高選擇性。而且該納米探針還可以通過(guò)生物成像來(lái)實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞中內(nèi)源性ClO~-表達(dá)水平檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該納米探針提供了簡(jiǎn)單、靈敏和穩(wěn)定的生物傳感平臺(tái),為生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境檢測(cè)提供一種新思路。ATP是生物體中一種重要的底物。作為細(xì)胞中的主要能量貨幣,ATP在細(xì)胞新陳代謝和生化途徑中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,已經(jīng)作為細(xì)胞活性和細(xì)胞損傷的指示劑。因此ATP的檢測(cè)在生化研究和臨床診斷中具有重要作用。第5章中,基于劈開(kāi)的核酸適配體和臨近介導(dǎo)的雜交鏈放大反應(yīng),發(fā)展了一種高靈敏的、高特異性的無(wú)酶放大方法用于檢測(cè)ATP。兩段劈開(kāi)的核酸適配體在目標(biāo)物ATP存在時(shí)距離被拉近。在這兩段核酸適配體末端分別延伸一段DNA序列,當(dāng)距離被拉近時(shí),兩端序列由于臨近作用,可作為HCR反應(yīng)的引發(fā)連,從而激活分子信標(biāo)的熒光信號(hào)。我們合成了表面氨基功能化的正電荷的熒光聚合物納米粒子,可與帶負(fù)電的DNA探針序列通過(guò)靜電吸附組裝,從而將ATP探針輸送到細(xì)胞內(nèi),實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)ATP的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該方法有望應(yīng)用于其他生物領(lǐng)域,如DNA和蛋白的檢測(cè),藥物和基因的輸送,細(xì)胞內(nèi)的示蹤和活體監(jiān)控。目前,癌癥仍然是最致命的疾病之一,帶來(lái)巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)壓力。單模式的癌癥治療不足以治療癌癥,因此發(fā)展綜合治療對(duì)攻克癌癥至關(guān)重要。第6章中,發(fā)展了一種基于核酸功能化的氧化石墨烯(GO)的診療系統(tǒng)用于癌細(xì)胞靶向的生物成像和多重治療。納米體系是以PEG化的GO作為載體,在其上面修飾了用于癌細(xì)胞打靶的核酸適配體和用于診療的PH敏感的核酸探針。癌細(xì)胞中的酸性環(huán)境使核酸探針從納米體系中脫離,激活探針上的熒光,同時(shí)釋放鑲嵌在DNA雙鏈中的抗癌藥物DOX,釋放的探針還可作為甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT1的抑制劑,同時(shí)GO還可用于熱力學(xué)治療。因此該方法可實(shí)現(xiàn)多重治療。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在細(xì)胞中均具有良好的癌癥治療效果,為成像導(dǎo)向的診斷和多重治療提供了有效的策略。
[Abstract]:In recent years , the development of nano - materials has greatly promoted the development of nano - biotechnology . A novel isothermal double amplification method ( CHA - ERA ) has been developed for the diagnosis and diagnosis of diseases such as cancer , diabetes and nervous system diseases . The present invention provides a high - sensitivity , high - specificity enzyme - free amplification method for detecting ATP .
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TP212.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2102305