典型纳米材料与粘蛋白或核酸适配体的相互作用研究及其应用

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纳米材料与生物大分子相互作用的研究,为纳米材料在生物医学领域安全、高效应用提供了重要依据。本论文研究了几种典型纳米材料(过渡金属二硫化物纳米片层、石墨烯量子点)在粘蛋白水凝胶层的吸附行为及与粘蛋白在溶液中的相互作用规律,考察了聚乙二醇修饰对石墨烯量子点与粘蛋白相互作用的影响,并将金纳米颗粒与DNA适配体的相互作用应用于赭曲霉毒素A的检测。本论文的主要研究内容如下:(1)过渡金属二硫化物纳米片层与粘蛋白的相互作用:石英晶体微天平(QCM)和表面等离子共振(SPR)结果表明,过渡金属二硫化物纳米片层可吸附于粘蛋白水凝胶层,并引起其粘弹性的变化,且二硫化钨纳米片层对粘蛋白水凝胶层粘弹性的影响小于二硫化钼纳米片层;多种光谱分析结果表明,过渡金属二硫化物纳米片层在水溶液中可对粘蛋白的高级结构产生影响,其中单层二硫化钨、小片径少层二硫化钼对粘蛋白高级结构的影响大于其他过渡金属二硫化物纳米片层。(2)石墨烯量子点与粘蛋白的相互作用:QCM和SPR实验结果表明,石墨烯量子点可吸附于粘蛋白水凝胶层,并引起其粘弹性的变化,其中羧基化石墨烯量子点XF090吸附总量最大,由氧化石墨烯破碎制备的石墨烯量子点XF075单位质量吸附使粘蛋白水凝胶层的粘弹性变化最大。羧基化石墨烯量子点XF090对粘蛋白的荧光猝灭效率、与粘蛋白相互作用时的协同效应均高于石墨烯量子点XF075和氨基化石墨烯量子点XF093。羧基化石墨烯量子点XF090对粘蛋白高级结构的影响也大于其他两种石墨烯量子点,影响幅度与电泳迁移率的大小呈反向相关性。(3)聚乙二醇(PEG)修饰对石墨烯量子点与粘蛋白相互作用的影响:石墨烯量子点经过PEG3500修饰后,其在粘蛋白凝胶层上的吸附总质量和起始吸附速率都有所增大;而经过PEG20000修饰后,吸附总质量和起始吸附速率则有所减小。PEG修饰可降低石墨烯量子点对粘蛋白水凝胶的粘弹性影响,且较大分子量的PEG修饰使得降低幅度更大。此外,PEG修饰还可显著降低石墨烯量子点在溶液中对粘蛋白结构的影响。(4)基于金纳米颗粒-核酸适配体局域表面等离子共振的双曲线法检测赭曲霉毒素A:利用DNA适配体的特异性识别作用、金纳米颗粒及其聚集体的局域表面等离子共振效应,建立了赭曲霉毒素A的检测方法,并利用“双曲线法”这一新颖的方式,解决了由赭曲霉毒素A与金纳米颗粒相互作用带来的结果可靠性不佳问题,在更宽的检测范围内得到了更为可信的结果。
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