基于Mn-ZnS量子点室温磷光对生物分子的识别分析

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生物分子的研究使人们从基因水平上了解某些疾病的发病机理,并且通过分子探针的设计对机体内生物分子的含量进行痕量检测,为各种疾病的发生提供一定的理论依据,同时为临床医学中使用剂量的有效控制提供一定的理论指导。纳米分子探针具备水溶性好、光化学稳定、比表面积大等特性,提高了传统生物分子探针的检测性能。而室温磷光(Room-temperature phosphorescence,RTP)量子点纳米分子探针不但具备上述优点,还可以避免生物体液背景荧光及散射光干扰,在进行生物样品检测时更精准。本研究利用室温磷光量子点的光学性质,将其以纳米探针的形式对几种重要的生物分子(DNA、细胞色素C、壳寡糖)进行检测。主要研究内容如下:(1)通过3-巯基丙酸(3-Mercaptopropionic Acid,MPA)包裹的Mn掺杂ZnS(Mn-ZnS)量子点(Quantum Dots,QDs)与亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)之间的静电作用构建了一种纳米复合物,并将其应用于DNA的痕量检测。其检测原理为:亚甲基蓝通过静电作用与Mn-ZnS QDs结合,并通过光诱导电子转移(Photoinduced Electron Transfer,PIET)过程猝灭了Mn-ZnS QDs的RTP;随着DNA的加入,亚甲基蓝通过嵌插和静电作用与DNA结合,并且亚甲基蓝从Mn-ZnS QDs表面脱附,使得QDs的RTP恢复;据此,建立了一种基于RTP性质的DNA检测方法。该方法的检测范围为0.2-20 mg/L,方法检出限为0.113 mg/L。由于该DNA检测方法是基于QDs的RTP,避免了来自生物体液的背景荧光及散射光的干扰,且无需复杂的样品前处理过程,因此该方法适合于生物体液中DNA的痕量检测。(2)利用水相合成法制备了MPA包裹的Mn-ZnS QDs,基于该QDs的RTP性质,构建了一种灵敏、快速检测细胞色素C(Cytochrome C,Cyt C)含量的新方法。该检测方法利用QDs与Cyt C之间发生电子传递过程,使得QDs的RTP猝灭,从而对Cyt C的含量进行检测。在pH=7.4的磷酸缓冲液中,Cyt C通过电子传递可以猝灭Mn-ZnS QDs在590 nm处的RTP,且在一定的范围内Cyt C浓度与RTP猝灭强度(P0/P)呈现良好的线性关系,线性范围为0.1-10μM和10-40μM,相关系数为0.990和0.991,方法检出限为0.062μM,该方法适用于Cyt C的痕量检测。(3)通过MPA包裹的Mn-ZnS QDs与壳寡糖(chitosan oligosaccharide,COS)之间的静电作用,构建了一种精准、高效检测壳寡糖含量的新方法。该检测方法利用QDs与壳寡糖之间的相互作用,使得QDs的RTP增强,从而对壳寡糖的含量进行检测。在pH=7.4的磷酸缓冲液中,壳寡糖可以加强Mn-ZnS QDs在590nm处的RTP,且在一定的范围内壳寡糖浓度与RTP增强强度(P/P0)呈现良好的线性关系,线性范围为0.06-10μg/mL,相关系数为0.988,方法检出限为0.028μg/mL,该方法适用于壳寡糖的痕量检测。总之,本文利用QDs的RTP性质,通过构建纳米探针对生物分子DNA、细胞色素C、壳寡糖的含量进行检测,为分子生物学及各种疾病发生的研究提供了一定的理论依据。
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