基于纳米材料光学性质调控的丁酰胆碱酯酶检测方法研究

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丁酰胆碱酯酶(BChE)是一种非特异性的胆碱酯酶,主要存在于肝脏及血清中,能够水解多种胆碱物质,BChE对于生物体机能的正常运行具有重要作用,其在血清的含量经常用于多种肝脏类疾病的临床诊断指标。临床上比较常用的BChE检测方法是Ellman法,具有灵敏度较高、分析速度快的优点,但是其抗干扰能力较低,检测结果易受到生物体内巯基分子的影响。各国科学家开发了多种策略替代Ellman法,然而均不同程度的存在着过于依赖大型仪器、灵敏度低、分析速度慢以及检测试剂昂贵等问题。本文提出几种基于纳米材料的BChE检测方法,通过对纳米材料的光学性能调控,实现BChE的特异性识别与灵敏信号输出,实现了对BChE的定量检测,研究了检测方法的抗干扰能力、实际样品检测以及临床应用的可能性。主要研究内容及结果如下:(1)以硫量子点(SQDs)为荧光分子,以盐酸多巴胺(DA)聚合而成的聚多巴胺(PDA)为荧光淬灭剂,利用PDA对SQDs的荧光内滤作用,建立了BChE的荧光检测方法。丁酰胆碱被BChE水解生成胆碱,胆碱的还原性质抑制DA聚合生成PDA的过程,从而抑制了PDA对SQDs的内滤作用,进一步以加入BChE前后体系的荧光强度比值为依据实现了BChE的定量检测。在最优条件下,荧光强度的比值与BChE浓度(0.0125 U/L)呈现出良好的线性关系,检出限(LOD)为0.0069 U/L。此外,该方法对无机盐离子、氨基酸等生物分子具有良好的选择性,高浓度干扰物不影响检测结果的准确性。(2)构建了SQDs/MnO2纳米片(MnO2 NS)复合结构,基于BChE水解产物对其荧光共振能量转移(FRET)效率的调控构建了BChE的定量检测方法。形成SQDs/MnO2NS复合结构后,SQDs的荧光被MnO2 NS淬灭。BChE催化底物水解产生的硫代胆碱将MnO2 NS还原为Mn2+,引起复合结构的分解,使SQDs的荧光恢复。荧光强度比值与BChE在0.0510 U/L和10500 U/L两个浓度区间存在良好的线性关系,LOD低至0.035 U/L。该方法具有很强的抗干扰能力,可以实现人血清中BChE的检测,且避免了与其结构性能类似的乙酰胆碱酯酶(AChE)和生物体中谷胱甘肽(GSH)的干扰。(3)以BChE对氧化亚铜(Cu2O)与硫氢化钠(NaHS)反应产物的光热调控为基础,建立了一种基于温度计的BChE便携式检测方法。纳米Cu2O与NaHS高效反应,产物具有极强的光热效果。该反应对溶液的pH具有极强的依赖性,利用BChE催化底物水解产物带来的pH以及光热效应的变化,以温度差的变化值(ΔT-ΔTB)对BChE定量检测。在最优条件下,ΔT-ΔTB与BChE浓度(100500 U/L)具有良好的线性关系,LOD为79.43 U/L。该方法具有优异的抗干扰能力和良好的特异性,并且所有的检测设备均为便携仪器,便于实现BChE的现场检测。
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