纳米材料由于其独特的性质(表面效应、量子效应等),使其在生物分析检测以及生物传感器等相关领域得到了广泛的关注。在本论文的研究工作中,研究了纳米TiO2以及聚合物在DNA、蛋白质分析检测及纳米材料在细胞水平上的分析应用,并对作用机理进行了分析。论文的主要的研究内容如下： 1.利用电化学方法,对TiO2纳米颗粒存在情况下,抗癌药物DTIC与碱基、DNA的相互作用进行研究。结果表明,纳米TiO2可以明显地增强DTIC和DNA的相互作用,并能显著地提高生物分子识别的检测灵敏度。并对有无紫外光照射的条件下,纳米TiO2修饰电极提高阿霉素生物识别的作用机制进行了研究和探讨。研究结果表明,纳米TiO2修饰电极的光照影响可以提高DNA的作用强度,同时也提高了生物分子识别的检测灵敏度。与此同时,利用现场电化学接触角的方法对其界面的亲疏水性质及其影响进行研究,表明UV光照下的纳米TiO2修饰电极,阿霉素与DNA相互作用最显著。 2.采用静电纺丝技术制得在生物医学领域具有广泛应用价值的PLA纳米纤维,基于此制备了PLA/TiO2复合物,并利用此复合物研究了抗癌药物柔红霉素的生物分子识别。电化学研究结果表明,由于复合物的大比表面积,形成的新复合物将显著地提高检测灵敏度并提高柔红霉素与DNA作用强度,光谱研究也得到了类似的结果。此外,为了进一步研究复合物对生物分子识别的影响,研究了单独TiO2纳米颗粒以及PLA纳米纤维的影响。结果表明,更多的药物分子可以自组装到复合物的表面,从而促进生物分子识别。 3.用静电纺丝技术制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)/聚苯乙烯(PS)纳米纤维(PNIPAM-co-PS),在此基础上制备了该纳米纤维与纳米TiO2的复合物,并将得到的复合物用于提高生物分子识别的检测灵敏度。研究结果表明,这种复合物存在情况下,药物分子能够更加有效地聚集在复合物的表面,从而使复合物具备了提高生物分子识别的能力。该研究表明相关复合物在高灵敏的生物分析与检测等领域具有广泛的应用前景。 4.将血红蛋白(Hb)与三种TiO2晶须(TiO2晶须,Pt-TiO2晶须以及MoO3-TiO2晶须)混合,使其自组装形成了TiO2晶须-Hb复合物。通过电化学方法,研究了血红蛋白在该复合物修饰电极上的直接电子传递,并对其电催化性质进行了研究。结果表明,TiO2晶须与血红蛋白结合可以明显地增强其表面的电子传递。此外,研究了UV光照对其催化性质的影响,结果表明紫外光照可以提高其检测灵敏度。 5.合成了PS/(PAH/PSS)4/PAH和PS/(PAH/PSS)4复合纤维,并利用这些新的聚合物纤维作为成膜材料在电极表面制备生物传感膜。然后将Hb自组装到生物相容聚合物纤维PS/(PAH/PSS)4/PAH和PS/(PAH/PSS)4上形成的纳米复合物,并将该复合物修饰到玻碳电极表面。结果表明与Hb-PS/(PAH/PSS]4/PAH膜相比,Hb-PS/(PAH/PSS)4膜能更有效的促进血红蛋白的直接电子转移。此外,在电极表面研究了Hb-PS/(PAH/PSS)4膜中Hb对H2O2的电催化作用,证明这一复合膜可以应用于生物传感器的研究当中。 6.研究了纳米TiO2和紫外光照对癌症细胞的耐药性的影响。利用荧光光谱、荧光显微镜以及电化学的方法探讨了TiO2纳米颗粒提高耐药细胞的药物吸收的作用机制。此外,研究结果也表明,纳米TiO2和紫外光照协同抗癌药物柔红霉素,将会引起白血病细胞的细胞膜的明显变化,这说明纳米TiO2不仅可以促进癌细胞的药物吸收而且还可能被用作一种较好的抗多药耐药性(MDR)的逆转剂。 7.采用表面修饰的功能金纳米颗粒提高药物传输效率。功能化的金纳米颗粒通过三苯基膦前驱体(PPh3)和巯基丙酸的配体交换反应合成的。研究表明,金纳米颗粒与柔红霉素混合可以作为一种标记癌症细胞的有效方法,为癌症的早期诊断提供了应用前景。此外,功能化金纳米颗粒对细胞内药物吸收的影响,为抑制细胞的多药耐药性提供了策略。 8.利用PNIPAM-co-PS纳米纤维增加了K562敏感和耐药细胞内的药物吸收。MTT和电化学研究结果表明,PNIPAM-co-PS纳米纤维能有效地促进癌细胞内药物传输。同时,AFM以及共聚焦荧光显微镜结果表明,PNIPAM-co-PS纳米纤维与癌细胞膜表面生物活性分子的相互作用将会有效的促进癌细胞内药物吸收并提高敏感以及耐药细胞内的药物聚集。此外,将PNIPAM-co-PS纳米纤维与功能化的金纳米颗粒混合制备成纳米复合物,并将该复合物应用于提高细胞内的药物聚集和提高治疗效率。利用电化学方法和共聚焦荧光方法研究复合物对耐药细胞内药物吸收的影响。结果表明,该复合物可以被用于促进药物吸收和癌变细胞的早期诊断与识别,说明其在生物医学以及生物分析中的潜在应用。