银离子响应型的纳米光谱探针的构建及其在生化药物分析中的应用

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银离子在低浓度下能发挥杀菌作用,通过与硫醇、羟基、咪唑基、吲哚、磷酸盐等发生相互作用从而干扰微生物的正常生理过程,因而被认为是“微量作用”的杀菌剂。但是,由于银离子易与一系列带负电荷的分子结合作用,比如无机阴离子、蛋白质和核酸分子,当过量的银离子进入体内,会取代骨质结构中的钙离子和锌离子,容易引起慢性银中毒,因此对肝功能、肾功能有潜在威胁。随着含银类消费品的广泛使用,除电子、摄影及成像使用含银试剂外,越来越多的抗菌药物和医疗用品等也采用银离子和纳米银的抗菌技术,这些产品中本身含有的银离子和纳米银氧化生成的银离子都有可能进入生态系统,甚至通过皮肤渗透、呼吸系统进入人体,对生态系统和暴露在环境中的人们的健康都构成潜在威胁。因此,除了对医疗抗菌技术的升级之外,开发银离子响应的分析检测探针也尤为重要。近年来基于银离子响应开发的检测探针数量并不少,但由于灵敏度、材料等原因,这些银离子响应检测探针具有局限性,用于复杂抗菌药物的分析检测的银离子响应探针鲜有报道,而进一步拓展应用探索更是屈指可数。针对上述问题,本文利用碲化镉量子点和金纳米颗粒作为纳米光谱探针,通过荧光光谱法及暗场散射成像技术,实现复杂抗菌药物中活性银离子高灵敏高选择分析检测,并且进一步拓展在生化和药物分析领域应用。具体研究内容包括了以下两个方面:1.高灵敏检测抗菌药物中活性银离子的纳米光谱探针构建。首先,简单方法合成巯基乙酸包被的碲化镉量子点,银离子能够显著猝灭量子点的光致发光,从而引起量子点荧光信号的显著变化,实现银离子的分析检测。然而,碲化镉量子点的荧光信号容易受到溶液酸碱性和氧化性影响,选择性较差,不利于离子的快速分析。为克服碲化镉量子点稳定性差和选择性差的不足,我们采用具有优异LSPR性质且稳定性更优异的金纳米颗粒作为等离子体光散射探针,并构建金属碱基对结构,开发了一种能够实现高灵敏的单颗粒暗场光散射成像方法。即在金纳米颗粒上简单修饰含有胞嘧啶错配碱基对的DNA序列,当银离子存在时会诱导金属碱基对结构形成,导致金纳米颗粒间距减小,使纳米颗粒间发生等离子体共振耦合,颗粒间的电磁场显著增强,从而导致光散射峰的强度和峰位置发生变化,通过统计耦合颗粒数比率可实现银离子的高灵敏、高选择性检测。该方法成功应用于复杂抗菌药物中活性银离子的检测分析,与标准方法(原子吸收光谱法)的比较证实了方法的准确性。2.基于金纳米光谱探针高灵敏、高选择性地检测银离子,开发癌胚抗原、黄曲霉毒素和蓖麻毒素的暗场光散射检测平台。基于含胞嘧啶碱基序列修饰的金纳米光谱探针能够高灵敏高选择地检测银离子,我们进一步构建了可以特异性检测癌胚抗原等靶物的核酸适配体复合物,通过银离子介导C-Ag+-C的成键、断裂、再成键,金纳米散射光谱探针暗场散射光实现了从“无”到有的过程,利用软件统计暗场散射光的绿色斑点数目可对癌胚抗原、黄曲霉毒素B1和蓖麻毒素B链的高灵敏分析检测。总之,本研究的核心是基于银离子参与的反应,采用荧光和单颗粒暗场光散射显微成像等技术手段,开发高灵敏高选择性检测银离子的纳米光谱探针,实现含银类抗菌药物中活性银离子的分析检测。同时,利用设计的高灵敏检测纳米光谱探针进一步开发了可用于癌胚抗原、黄曲霉毒素B1、蓖麻毒素B链生化分析检测的单颗粒暗场光散射显微成像方法,进一步扩展暗场光散射显微成像技术在药物分析和生化分析检测领域的应用。
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