纳米孔道的设计构建及对活性氧检测应用

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固态仿生纳米通道具有良好的稳定性,易于微加工和功能化修饰调控,这些优点使其在实际的应用方面具有重要的应用前景。活性氧物质在生命体的正常活动中发挥积极作用,然而异常浓度的活性氧物质会对机体造成损伤,诱发各种疾病。因此,准确监测其浓度对于疾病的诊断和预防有积极意义。由于活性氧具有较多中间体种类、存在时间短等特点,使得对其高选择性检测非常困难。因此,开发设计能够快速、灵敏和高选择性检测活性氧的纳米通道体系具有非常重要的意义。由此,本论文针对活性氧的特点,设计将有机分子探针及纳米材料与纳米孔道相结合,构建了过氧化氢和过氧亚硝酸盐响应的纳米孔道。本论文的主要研究内容如下:1.过氧化氢(H2O2)是一种重要的活性氧物质,其浓度的异常会导致DNA和蛋白质的损伤。基于此,我们利用自组装方法将4-(苯氧基甲基)苯硼酸频哪酯(PBAE)修饰到纳米通道,构建了一种H2O2特异性响应的纳米通道,能够高灵敏准确检测目标物。通过PBAE与H2O2特异性识别响应,调控纳米通道的表面电荷密度,影响通道内离子传输性质,从而实现对H2O2高灵敏和特异性检测。此外,该体系可以应用于复杂样品(eg.细胞裂解液)中H2O2检测。该工作为开发高灵敏和高选择性响应的活性氧传感器提供了新思路。2.过氧亚硝酸盐(ONOO-)在生物体中发挥关键作用,但过量的ONOO-可导致细胞和器官的氧化应激,这可能导致各种严重的疾病和失调。目前的纳米通道大多采用共价键修饰的方法将功能分子与通道表面连接,这种方法缺乏动态性和灵活性,阻碍其在实际应用中的再利用潜力。基于此,我们设计将N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺(ABEI)修饰金纳米(ABEI@AuNPs)与无修饰的纳米通道相结合,构建一种无标记纳米通道用于ONOO-检测。通过ABEI@AuNPs与ONOO-反应前后金纳米聚集形态不同,其对限域空间内离子的阻碍作用也会发生变化,从而调控离子跨膜传输效率,实现对ONOO-快速、高灵敏和选择性检测。通过向纳米通道测试系统中重复加入ABEI@AuNPs可以实现对ONOO-多次循环测试。此外,该体系进一步测试了血清样品中ONOO-的加标性质,具有较好的加标回收率,说明该方法在复杂样品检测中的具有较好的应用前景。这项工作为开发一个多功能的检测不同生物小分子和反应物种的平台提供了新的途径。
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