生物大分子包被的金、银纳米簇在药物和生物分子分析中的应用

【摘要】贵金属纳米簇(NCs),特别是生物分子包被的金和银纳米簇(AuNCs,AgNCs),具有优秀的光学性质和良好的生物相容性,目前已成为新型的荧光探针,广泛用于重金属离子、阴离子、巯基分子、蛋白质、核酸类和单核苷酸多态性的检测中.但由于药物及一些小分子难与NCs直接发生作用,而难于被直接检测,成为贵金属NCs用于分析检测的一个难点。所以本文以寡聚脱氧核苷酸(DNA)包被的AgNCs和牛血清白蛋白(BSA)包被的AuNCs作为免标记的荧光探针,针对目前贵金属NCs用于分析检测中存在的不足,开展以下研究内容：(1)以DNA为模板简单合成红色荧光的AgNCs作为免标记荧光探针,建立分析检测抗癌药物博来霉素的方法。AgNCs的金属核非常容易被具有氧化性的物质氧化,从而导致其光学性质发生改变。研究发现,单独的BLM与Fe2+对DNA-AgNCs的荧光无太大的影响；但是当BLM与Fe2+同比例的结合后,能够与溶液中的溶解氧发生氧化还原作用,Fe2+失去电子将O2还原为具有氧化性的活性自由基,将具有荧光的DNA-AgNCs氧化为无荧光的DNA-AgNCs。实验结果表明,DNA-AgNCs荧光降低的程度与BLM的浓度在100～　400nmol/L的范围内呈良好的线性关系,检测限能够达到54nmol/L。该方法灵敏度高,操作简单,无修饰费用;同时有利于理解AgNCs的发光机理,还可以将其用于检测其他能够引起NCs的金属核氧化态发生变化的靶物分子。(2)BSA-AuNCs作为荧光探针用于检测H202和尿酸。BSA中的巯基在合成AuNCs中有重要作用,同时最终在金属核表面形成的Au-S键对AuNCs的荧光性质也有很大影响。实验发现H202能够氧化BSA-AuNCs,使得金属核表面的Au-S键断裂,破坏金属核所处的微环境以及表面的化学键,导致配体到金属间的电荷转移过程被阻断,BSA-AuNCs的荧光被猝灭。同时由于其对H202的敏感性,BSA-AuNCs进一步被用来检测尿酸酶催化氧化尿酸(UA)过程中产生的H2O2,从而间接定量UA。该方法对H202和UA的定量检测范围分别是10μmol/L～2mmol/L和10μmol/L～800μmol/L。(3)Cu2+-BSA-AuNCs用于分析检测氯碘喹啉(CQ)。BSA除作为保护AuNCs的包被剂,防止其聚集以及被溶剂分子猝灭外,其表面同时还带有很多能够与金属离子结合的官能团。当向BSA-AuNCs中加入Cu2+时,Cu2+能够与BSA-AuNCs表面的某些氨基酸的氨基或羧基结合,然后通过系间窜越的过程,使得处于激发态的AuNCs的电子失去能量,非辐射跃迁回基态,猝灭BSA-AuNCs的荧光；当向其中加入CQ后,由于CQ与Cu2+的作用力强于BSA与Cu2+的作用力,CQ能够阻断系间窜越导致的荧光猝灭过程,恢复被Cu2+猝灭的BSA-AuNCs的荧光,基于此我们建立荧光检测CQ的分析方法。实验发现CQ浓度在1～10μmol/L范围内,体系的荧光恢复程度与加入的CQ具有良好的线性关系,检测限为0.63μmol/L,相关系数为0.9960,能够准确检测乳膏中CQ的含量。该方法同样适用于其他能够与Cu2+结合的药物和其他分子。综上,在本研究中,我们利用生物大分子包被的荧光贵金属纳米簇作为免标记的荧光探针,成功将其应用到药物和疾病相关小分子的检测中,解决了无法检测那些不直接与探针作用的靶物分子的难题。该论文的创新之处体现在将特异性的化学反应或络合作用引入到贵金属纳米簇的分析检测中,并利用贵金属纳米簇对其金属核和包被剂的依赖性,建立了一系列具有普适性的方法,以便于扩展贵金属纳米簇的检测范围和加深对贵金属纳米簇的理论研究。
【作者】常勇；
【导师】黄承志；
【作者基本信息】西南大学，分析化学，2014，硕士
【关键词】荧光；贵金属纳米簇；生物大分子；药物；过氧化氢；尿酸；

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