基于氧化石墨烯的光學(xué)生物傳感新方法研究.pdf

1、生物傳感方法具有靈敏度和準(zhǔn)確度高、選擇性好和響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，為生命科學(xué)研究提供了新的思路和技術(shù)支持，在生物、醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)測等方面具有非常大的潛在應(yīng)用價(jià)值。而光學(xué)生物傳感器由于其具有響應(yīng)速度快和易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于小分子、DNA和蛋白質(zhì)的檢測中。氧化石墨烯（GO）表面具有羥基和羧基等含氧基團(tuán)，在水中有較好的分散性，并可以通過共價(jià)交聯(lián)結(jié)合其他生物分子或者對(duì)其進(jìn)行功能化修飾。另外，GO還具有對(duì)熒光團(tuán)的猝滅能力，這種猝滅能力優(yōu)于其他同

2、類納米材料，這一光學(xué)性能使其成為近十年在熒光傳感方面最常用到的納米材料之一。這類傳感器主要利用GO對(duì)熒光團(tuán)標(biāo)記的單雙鏈DNA吸附能力不同導(dǎo)致的熒光猝滅效率不同來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的檢測。本論文結(jié)合了氧化石墨烯，發(fā)展了兩種用于小分子、DNA和酶的分析檢測的新型光學(xué)傳感方法，并驗(yàn)證了這些方法的可行性和實(shí)際應(yīng)用能力。具體內(nèi)容如下：
　　在第2章中，我們發(fā)展了一種新型的免標(biāo)記的基于石墨烯-血紅素納米片（GHs）用于DNA和小分子實(shí)

3、驗(yàn)的比色傳感方法。納米片通過簡單的濕化學(xué)法合成，并且同時(shí)擁有石墨烯和血紅素的優(yōu)良性質(zhì)。當(dāng)與單鏈DNA混合時(shí)，在有2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽（ABTS）和雙氧水(H2O2)的存在下該納米片具有增強(qiáng)的催化活性。相比之下，與雙鏈DNA混合時(shí)催化活性較低?；谶@一性質(zhì)，我們提出了一種新的通用的免標(biāo)記的比色方法。DNA和可卡因被作為模型來研究，無目標(biāo)物存在時(shí)，GHs催化活性較高，信號(hào)值較高；存在目標(biāo)物時(shí)，探針和目標(biāo)物形

4、成剛性結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離 GHs表面，催化活性降低，信號(hào)值較低，利用信號(hào)減弱的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的檢測。該策略與傳統(tǒng)方法比較具有免標(biāo)記、操作簡單和費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，有潛力成為一個(gè)通用的平臺(tái)來檢測較廣范圍的分析物。
　　在第3章中，基于氧化石墨烯（GO）平臺(tái)和雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（HCR）技術(shù)，發(fā)展了一種無酶放大熒光方法來檢測尿嘧啶 DNA糖基化酶（UDG）。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)莖端含有U堿基的發(fā)夾和兩個(gè)符合HCR反應(yīng)規(guī)則的末端突出的發(fā)夾1和發(fā)夾2結(jié)構(gòu)，其中發(fā)夾

5、2突出末端標(biāo)記上熒光團(tuán)。在有UDG存在的條件下，探針發(fā)夾中的U被UDG切割，發(fā)夾不穩(wěn)定變成單鏈結(jié)構(gòu)，該單鏈結(jié)構(gòu)的一段作為引物打開發(fā)夾1，發(fā)夾1露出的一段再去打開發(fā)夾2，如此循環(huán)，形成長的雙鏈結(jié)構(gòu)，因此該雙鏈結(jié)構(gòu)上具有很多熒光團(tuán)；接著加入GO，由于雙鏈結(jié)構(gòu)剛性較強(qiáng)而遠(yuǎn)離GO，熒光被GO猝滅效率較低，從而實(shí)現(xiàn)了放大作用；相反，在無UDG存在時(shí)，該HCR過程不能發(fā)生，因此不能形成長的雙鏈結(jié)構(gòu)，熒光團(tuán)仍然連接在發(fā)夾2上，加入GO后，發(fā)夾靠近GO