基于石墨烯类纳米材料和多肽自组装的生物传感新方法研究

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1、学校代号10532学号B12110043分类号密级博士学位论文基于石墨烯类纳米材料和多肽自组装的生物传感新方法研究学位申请人姓名刘金文培养单位化学化工学院导师姓名及职称俞汝勤教授学科专业分析化学研究方向化学与生物传感技术论文提交日期2016年12月湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特則加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中抖明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由

2、本人承担。、２作者签名：三日期：ｋ年＾巧日｜＼学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采巧影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。＾２、不保蕾请在＂（１＾＾上相应方框内打Ｎ）心作者签名；日期；年１月日导师签名；日；日期Ｖ月ｔ韦Ｕ年Ｉ学校代号：1

3、0532学号：B12110043密级：湖南大学博士学位论文基于石墨烯类纳米材料和多肽自组装的生物传感新方法研究学位申请人姓名：刘金文导师姓名及职称：俞汝勤教授培养单位：化学化工学院专业名称：分析化学论文提交日期：2016年12月论文答辩日期：2016年12月答辩委员会主席：吴海龙教授Graphene-typeNanomaterialsandPolypeptideSelf-assemblies-BasedEmergingBiosensorTechnologybyLIUJinwenB.S.(HunanUniversity)2012Adissertati

4、onsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofScienceinAnalyticalChemistryintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorYURuqinDecember,2016博士学位论文摘要近年来，纳米材料由于其优异的物理化学性能，已成为当前研究的热点，纳米材料的应用更是为生物传感器的快速发展提供了新的活力。由纳米技术与生物传感器结合所组成的纳米生物传感器，涉及到化学、生物及纳

5、米科学等多个交叉学科的应用，在生物传感器的基础理论研究中提供了许多创新性的思路。纳米生物传感器可以开发出新型检测原理和传感机制，大大提升了生物传感器的检测速度和分析性能，在临床检测、医学诊断、环境监测等领域有着越来越重要的影响。本论文以生物功能重要的重大疾病相关的标志物（如蛋白质、酶、糖等）为研究对象，结合新兴二维纳米材料（氧化石墨烯和石墨相氮化碳），发展了一系列简单、快速、高灵敏度和高选择性的新型纳米生物传感方法。此外，针对当前生物成像探针生物相容性差，容易出现假阳性信号等问题，利用多肽自组装技术，开发了新颖的多肽自组装纳米粒子用于活细胞的高灵敏

6、、高选择性检测。研究论文的主要内容概括如下：为了进一步拓宽荧光二维纳米材料-石墨相氮化碳（g-C3N4）纳米片在非金属离子光学生物传感领域的应用，在第2章中,我们发展了一种新的基于g-C3N4纳米片的传感器用于一步、非标记、高灵敏检测酪氨酸酶（TYR）活性及其抑制剂筛选。由于g-C3N4纳米片的高比表面积和大π系统，基于酪氨酸酶可以高效催化酪氨酸生成各类的黑色素类聚合物，黑色素类寡聚体易于组装在g-C3N4纳米片表面，并原位逐渐生长成黑色素类聚合物最终猝灭g-C3N4纳米片的荧光。该传感策略对酪氨酸酶活性分析具有高的灵敏度和选择性，并能够用于快速的

7、酪氨酸酶抑制剂筛选。因此，该方法建立了一个新的传感平台用于包括黑色素瘤在内的酪氨酸酶类相关疾病的早期诊断及其抑制剂筛选。过氧化氢（H2O2）和葡萄糖是细胞内重要生理因子之一，细胞内的H2O2的紊乱或累积可导致多种严重疾病如中枢神经系统疾病或癌症的产生，而血液中葡萄糖水平的高低与血糖症密切相关，因此，H2O2和葡萄糖的检测在研究生理和病理过程中具有重要作用。在第3章中，我们首次建立了一种基于g-C3N4纳米片的比率型荧光探针用于H2O2和葡萄糖的高灵敏检测。在辣根过氧化物酶（HRP）催化作用下，邻苯二胺（OPD）被H2O2氧化为其相应的氧化产物（OX

8、OPD），由于g-C3N4纳米片的高比表面积和大π系统，生成的OXOPD通过氢键和π-π堆积作用力组装于g-C3N4纳米片