论文部分内容阅读
近十年来，纳米技术得到迅猛发展，并广泛渗透于各个学科领域，形成了既相对独立又相互联系的分支学科，其中由纳米科学与生物学和医学交叉结合形成的纳米生物医学，是最引人注目、最有生命力的发展方向之一。生物医用功能纳米材料的制备与应用是其主要研究内容之一。本文将纳米材料应用于药物和DNA构象分析中，研究内容涉及三个方面：一、由于光致发光粒径可调和Stokes位移较大，量子点（QDs）被认为是极其优良的光学探针。当有机小分子通过静电作用被吸附在量子点上后，纳米粒子发生聚集，其光学性质受到极大改变。在本文中，阿霉素和氨基糖苷类抗生素的吸附能猝灭CdS-QDs的荧光，并应用于其分析。1、在中性介质，溴化十六烷基三甲基铵（CTAB）通过静电作用吸附在CdS-QDs上，形成的复合物仍保留了量子点在378nm激发，500 nm发射的荧光特性。阿霉素和CTAB-CdS-QDs复合物通过疏水作用形成三元复合物，量子点的荧光被猝灭，且荧光猝灭程度与阿霉素浓度符合Stern-Volmer方程，其检测限在10-9mol／L。2、在弱酸性介质，氨基糖苷类抗生素通过静电作用吸附在CdS-QDs上，导致量子点在激发波长376 nm处，产生增强的散射光，而在发射波长500 nm处，出现荧光猝灭。偶合共存的散射和荧光信号，建立了一种散射荧光比率法，并用于氨基糖苷类抗生素的测定，检测限58-190nmol／L。二、纳米级粒子粒径很小，其表面原子的比例和活性都很高。依靠DNA碱基和表面原子的相互作用，一些短的DNA片段能强烈吸附在纳米粒子表面。当DNA发生构象变化后，碱基被屏蔽，这种吸附大大的降低。在本文中金纳米粒子和碳纳米管被用作DNA构象变化识别的纳米探针。1、未折叠端粒DNA能吸附和稳定金纳米粒子，阻止金胶在高盐介质下聚集，这种吸附依赖于DNA构象。Mulliken电荷分布计算表明，未折叠端粒DNA在钾离子存在下，通过分子内氢键形成四折叠DNA，相比于未折叠DNA，表面负电荷更高，电荷分布更对称和结构更稳定，不能吸附在金纳米粒子上，导致金胶在高盐介质下聚集，产生增强的表面等离子散射信号，由此可识别端粒DNA的构象变化。2、在中性介质，对羧基卟啉（TCPP）通过卟啉环和多壁碳纳米管（MCNTs）管壁的π-π非共价作用，导致MCNTs形成稳定悬浮液。而在弱酸性介质，MCNTs猝灭TCPP的J-型聚集的荧光，形成的悬浮液不稳定，在一天内出现沉淀。当染料标记的ssDNA加入到卟啉稳定的碳纳米管悬浮液，染料的荧光显著猝灭，然而，当互补DNA与探针DNA杂交后加入，染料的荧光猝灭明显得到恢复。二价阳离子和离心对DNA杂交的影响也证实单双链DNA在碳纳米管管壁不同的吸附属性。三、基于特殊寡核苷酸的构象变化前后，碱基上氨基活性不同，邻苯二甲醛-β-巯基乙醇（OPA）试剂能灵敏响应氨基的活性差异，实现简单、免标记荧光识别DNA构象变化。在硼酸盐介质，端粒DNA能很容易与OPA试剂反应，生成一巯基取代的异吲哚荧光化合物，其激发波长在340nm，发射波长在455nm。当钾离子存在是，端粒DNA和OPA试剂反应的荧光增强被部分猝灭，由于端粒DNA四折叠结构形成，抑制了碱基上氨基的活性。分子吸收光谱，圆二色光谱和温度的影响证实了这种不同的氨基活性。为了进一步测试OPA试剂的通用性，ATP及其适配子（aptamer）的相互作用被试验，结果也表明使用该试剂后，ATP的加入能够部分猝灭适配子与OPA试剂反应的荧光增强。