基于功能纳米材料的新型生物传感平台的构建及蛋白转运

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1、学校代号10532学号B141100295分类号密级公开博士学位论文基于功能纳米材料的新型生物传感平台的构建及蛋白转运学位申请人姓名朱效华培养单位化学化工学院导师姓名及职称聂舟教授姚守拙教授学科专业分析化学研究方向生命科学中新分析方法论文提交日期2018年5月学校代号：10532学号：B141100295密级：湖南大学博士学位论文基于功能纳米材料的新型生物传感平台的构建及蛋白转运学位申请人姓名：朱效华导师姓名及职称：聂舟教授姚守拙教授培养单位：化学化工学院专业名称：分析化学论文提交日期：2018年5月论文答辩日

2、期：2018年5月30日答辩委员会主席：蔡青云教授NovelAnalyticalPlatformandProteinDeliveryBasedonNanomaterialsByZHUXiaohuaB.S.(ShangqiuNormalUniversity)2011M.S.(SouthChinaNormalUniversity)2014AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofSciencei

3、nAnalyticalChemistryintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorNIEZhouProfessorYAOShouzhuoMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担

4、。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I博士学位论文摘要近年来，荧光生物传感器在临床诊断、医

5、药开发与环境保护领域已得到广泛的应用，并且受到了越来越多的科研工作者的关注，各种具有优异光学性能的荧光纳米材料与分析化学新技术的结合也取得了快速的发展。其中生物兼容性好、易于制备、发光可控的荧光碳纳米颗粒（CNPs），为基于荧光纳米材料的新型传感器的设计提供了新的思路和手段。但是，目前制备的CNPs普遍存在荧光量子产率比较低、荧光性能不稳定、半峰宽比较宽、生物毒性比较大的问题。因此，开发光学性能稳定、生物兼容性好的CNPs仍存在很大的挑战。我们采用固相法合成了高质量的氮掺杂荧光碳纳米颗粒（N-CNPs），用于生

6、物样品中抗坏血酸以及组氨酸的检测。由于其优良的电子性能、结构特点及机械性能，二维纳米材料在构建新型传感器领域引起了人们的广泛关注。一方面，研究二维纳米材料用于构建传感平台，可以提高对目标物的分析与识别的能力、降低检测限、提高选择性，助于将分析方法和检测体系进一步应用于活体分析和疾病相关诊疗中。但是，关于新型二维纳米材料碳化钛（Ti3C2）用于荧光传感平台的构建方面的工作还没有报道。我们以新型二维纳米材料Ti3C2为传感平台，用于构建高灵敏、高选择性的磷脂酶D荧光纳米探针，并用于监控活细胞中磷脂酶D的活性。另一方

7、面，蛋白类药物在医药领域已取得长足的发展，但是蛋白药物的膜通透性较差，将蛋白大量转运到细胞内还存在很大的挑战。基于目前纳米材料优良的比表面积与转运功能，我们设计了一种高效、大量转运蛋白的策略。本文研究内容如下：(1)以海藻酸钠和色氨酸为原料，利用简单、绿色的固相合成方法，制备一种高荧光量子产率的N-CNPs，其荧光量子产率为47.9%，并且有良好的水溶性和生物兼容性。该N-CNPs的荧光强度可以被抗坏血酸选择性抑制，不同于传统的氧化还原性荧光探针，其荧光抑制机理为荧光内滤效应与静态猝灭共同作用的结果。由于抗坏血

8、酸和N-CNPs表面的官能团之间的空间效应和氢键作用，该纳米探针对抗坏血酸有良好的选择性和较高的灵敏度，并且有较宽的线性范围。N-CNPs的荧光降低与抗坏血酸的浓度在0.2~150µM之间有良好的线性相关性，检出限为50nM。该纳米探针在实际生物样品检测的过程中也表现出良好的灵敏度与选择性，有望应用于临床诊断与药物筛选。(2)利用铜离子调控N-CNPs，构建了一种turn-on型组氨酸