【摘 要】
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荧光传感方法具有灵敏度高、选择性好、操作简单、检测实时、可移植性好等优点,在生命科学、医学成像、生物传感分析等众多领域中得到了广泛的应用。其中,比率荧光传感通过同时测量不同波长的两个或两个以上的荧光信号,然后计算它们的强度比,实现对目标物的分析。与传统荧光方法相比,比率荧光传感通过内参比的建立极大地降低了探针浓度、温度、溶剂极性、激发波长、环境p H等众多难以控制因素对分析传感的干扰,使得检测结果
【基金项目】
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国家自然科学基金(22064014,21765013); 甘肃省重点人才工程(2019-115,2019-39); 甘肃省飞天学者计划;
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荧光传感方法具有灵敏度高、选择性好、操作简单、检测实时、可移植性好等优点,在生命科学、医学成像、生物传感分析等众多领域中得到了广泛的应用。其中,比率荧光传感通过同时测量不同波长的两个或两个以上的荧光信号,然后计算它们的强度比,实现对目标物的分析。与传统荧光方法相比,比率荧光传感通过内参比的建立极大地降低了探针浓度、温度、溶剂极性、激发波长、环境p H等众多难以控制因素对分析传感的干扰,使得检测结果更为准确,信号响应范围更宽。因此,近年来比率荧光分析策略在生物传感领域引起了广泛的关注,许多基于新型纳米材料的比率荧光传感器被相继开发并应用于诸多分析物的实际分析检测中,尤其是具有操作简单、检测灵敏度高、选择性优良的比率荧光传感方法表现出了更大的潜力。基于此,本论文设计并发展了简便、快速、灵敏检测碱性磷酸酶(ALP)、谷胱甘肽(GSH)的比率荧光传感新方法。本论文共分为以下四个部分:1.介绍了荧光传感方法的定义、分类及设计原理,重点阐述了基于纳米材料的荧光传策略在分析传感领域的应用。2.以二氧化锰纳米片(MnO2 nanosheets)优异的氧化性能为基础,邻苯二胺(OPD)为分析信号前驱体构建了选择性检测ALP的比率荧光传感策略。MnO2纳米片可以氧化OPD生成其氧化态产物2,3-二氨基吩嗪(ox OPD),ox OPD在563 nm处可发射黄色荧光。随着ALP的加入,抗坏血酸-2-磷酸盐(AAP)被水解为抗坏血酸(AA)。生成的AA可与OPD进一步反应生成3-(二羟基乙基)呋喃[3,4-b]喔喹啉-1(DFQ),同时这一过程可以被体系中的MnO2纳米片显著催化,大量生成的DFQ在430 nm处发射出强烈的蓝色荧光。将上述两种荧光发射峰强度比(F563/F430)作为信号读出,成功构建了ALP比率荧光传感器。结果表明ALP浓度在0.25-10m U/m L范围内表现出良好的线性关系,线性相关系数R2=0.997,检测限为0.06m U/m L。干扰实验表明所构建的比率荧光传感器对ALP分析具有较好的选择性和抗干扰能力,可以对复杂血清样品中的ALP进行灵敏分析。3.提出了一种基于MnO2纳米片荧光猝灭效应的谷胱甘肽比率荧光传感新方法。通过MnO2纳米片和荧光聚多巴胺纳米粒子(F-PDA)之间的内滤效应(IFE)提高了传感的灵敏度,实现了谷胱甘肽(GSH)的高灵敏定量检测。MnO2纳米片的可以催化氧化OPD生成具有黄色荧光的ox OPD。此外,MnO2纳米片作为荧光受体,也能有效地猝灭F-PDA供体的绿色荧光。当目标物GSH加入时,体系中二氧化锰纳米片的结构被破坏,导致两个荧光探针强度反向变化。随着GSH浓度的增加,体系的荧光强度比与GSH的浓度变化呈现出良好的线性关系。基于此,我们成功建立了GSH的比率荧光传感器,其检测限可达1.78μM。4.总结了基于二氧化锰纳米片的比率荧光传感策略的优点,并就此类比率荧光传感器今后的发展方向进行了展望。
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