基于碳点与核酸适配体用于抗生素检测和细胞成像

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碳点(Cabon dots,CDs)是尺寸小于10 nm的发光纳米材料,具有独特的光学性能,如可调谐光致发光(photoluminescence,PL)和激发波长依赖性等。与有机小分子、CdSe类的量子点(quantum dots,QDs)相比,碳点具有良好的水溶性、生物相容性、抗光漂白等特性,在分析检测、生物成像、药物传递等领域有着广泛的应用。然而单独的碳点用于检测分析中存在选择性较差,抗外界干扰能力不足等问题。所以,碳点作为探针的应用常常需要结合其他材料如抗体、适配体等来构建完整的探针。适配体(Aptamer)是可以特异性识别目标物的寡核苷酸DNA或RNA片段,将碳点与适配体结合可以有效提高分析的选择性和灵敏度。本论文拟通过绿色快速的合成方法制备碳点,利用碳点良好的光学性能结合适配体的高亲和力与高选择性构建发光检测探针,用于抗生素检测和细胞成像。本论文主要包括了以下三部分内容:1、采用柠檬酸、乙二胺和甘油作为碳前驱体,通过微波法合成碳点。利用高发光效率的碳点结合适配体,建立土霉素的快速高灵敏检测方法。在这个研究中,利用土霉素通过电荷转移猝灭碳点发光机理进行土霉素的检测。为了提高分析方法的选择性,我们加入具有高特异性的土霉素核酸适配体。核酸适配体的加入不仅可以提高分析方法的特异性,同时还使得与碳点结合的土霉素离开碳点表面,恢复碳点的发光。在此研究中,我们优化了适配体序列、缓冲液类型、缓冲液pH和反应时间等反应条件。在最优条件下,方法的线性检测范围为0.010-1.0 ng/mL,检出限为0.002 ng/mL。以矿泉水为实际样品进行方法的验证,加标回收率为86%-99%。2、以柠檬酸和尿素为原料,通过微波法合成碳点,与核酸适配体结合,开发了对卡那霉素具有高选择性的发光探针,将所构建的发光探针与商品化卡那霉素酶标板联用,用于牛奶中卡那霉素的检测。构建的发光探针通过红外光谱仪、Zeta电位、质谱等方法进行表征,并考察了发光探针的时间、光学等稳定性,优化了发光探针的检测反应条件。在最优条件下,检测牛奶中卡那霉素的线性检测范围为1-10-4ng/L,检出限为5.0×10-5ng/L,加标回收率为80.51%-92.84%。3、将柠檬酸和尿素制备的碳点用于细胞成像。该碳点具有显著的pH响应性和良好的生物相容性。pH线性响应范围为1-4.6,且在pH 4.6-9.0保持相对稳定的响应。此外,我们还考察了碳点电荷及粒径的pH依赖性。同时,发现该碳点在癌细胞内团聚增加,诱导了癌细胞的凋亡。因此,我们希望所构建的探针不仅可以用于细胞成像,还希望能够进一步用于药物开发等领域。
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