论文部分内容阅读
液晶(Liquid Crystal LC)又称为液态晶体,是一种介于液态和结晶态(固态)之间的过渡相态。由于能形成液晶相的物质既具有晶体的光学各向异性,也具有液体的流动性的,因此液晶分子作为一种新型的科技材料已经被广泛的应用于计算机、手机、电视等液晶显示屏中。热致液晶是指液晶相产生于一定温度条件下的物质,是一类分子结构中包含有2-3个苯环结构,分子末端包含有极性较强的极性基团或长链烷烃的芳香族化合物。液晶生物传感器检测原理是基于液晶分子双折射性的这一特殊性质,主要取决于液晶分子的空间取向排列对基底表面修饰的生物分子的物理、化学性质的极其敏感而构建的,通过将液晶分子的空间取向排列转化为可检测到的光学信号。液晶生物传感器具有高灵敏性、特异性好、不需要复杂的仪器设备并且在远离中央实验室的条件下也能进行快速检测等优点,因此近几年被广泛的应用于生物分析检测的研究中。结合液晶生物传感器的优良特点,本文发展了液晶生物传感技术对有机磷以及L-组氨酸的检测研究方法。(1)不同结构的有机磷化合物抑制的乙酰胆碱酯酶会形成不同结构的磷酰化乙酰胆碱酯酶,不同结构的磷酰化乙酰胆碱酯酶具有不同的电子密度以及空间位阻,当加入一种肟类化合物进行复活时,亲核反应速率的不同会导致不同磷酰化的乙酰胆碱酯酶的活性恢复程度不同。本组在前期的工作利用乙酰胆碱酯酶可以催化硫代乙酰胆碱水解生成硫代胆碱,生成的硫代胆碱可以催化还原氯金酸生成纳米金,生成的纳米金可以极大程度的将垂直排列的液晶分子转变为倾斜或者是平铺排列的液晶分子,构建了对有机磷进行识别检测的液晶生物传感器。由于被不同抑制剂抑制的乙酰胆碱酯酶被复活的效率不一样,催化生长的纳米金的数量有差异,对液晶分子取向排列的扰乱程度也不相同,从而形成不同的光学信号,实现了对有机磷可识别区分检测。本文成功的实现了对甲胺磷、敌百虫、对氧磷三种有机磷的识别检测,该液晶生物传感器具有简单直观的优点,并有望应用于其它分子结构不同的有机磷的识别检测。(2)较低浓度的L-组氨酸分子对液晶分子的作用力非常小,并不足以影响液晶分子的取向排列,基于L-组氨酸的DNA酶,本文构建了一种对L-组氨酸高灵敏、高选择性的非标记型液晶生物传感检测方法。在L-组氨酸存在的条件下,L-组氨酸能够与DNAzymes结合,发生自剪切DNAzymes反应,释放出能与设计的捕获探针互补配对的单链DNA,与固定于基底表面的捕获探针形成互补双链,借助于基底表面单、双链DNA分子对液晶分子排列的影响,成功的构建了简单、直观、无需标记以及特异性好的DNA液晶生物传感器,对L-组氨酸实现了成功的检测,利用此液晶生物传感器能检测到的L-组氨酸的最低浓度为50nM。(3)在液晶中掺杂加入双亲性的化合物可以在液晶-水相(LC-aqueous)界面形成一层双亲性的分子层。通过改变在LC-aqueous界面组装的长脂肪链单分子膜与液晶分子的相互作用力可以诱导液晶生物分子呈现不同排列顺序,能够实现在液相界面中利用液晶生物传感器检测方法检测目标生物分子的。因此本文在液晶分子中掺杂一种阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS),在L-组氨酸不存在的条件下DNA酶是以双链DNA的结构存在,骨架的磷酸结构与SDS的静电斥力作用能够很好的提高SDS与液晶分子的相互作用力,使得液晶相中SDS有效覆盖率在一定程度上提高,从而诱导液晶分子呈现垂直排列;当加入L-组氨酸分子后,DNA酶发生自剪切构象转变为单链DNA,由于疏水碱基大量暴露于溶液中,疏水基与SDS的烷基链易发生相互作用,易形成LC-SDS-ssDNA复合物,大大降低了SDS的覆盖率从而诱导液晶分子垂直排列发生不同的变化,产生不同的光学信号,成功的构建了非标记高灵敏检测L-组氨酸的的液晶生物传感器。利用该方法能够检测到的L-组氨酸的最低浓度为100nM。