● 摘要
纳米材料是21世纪科研领域的研究热点之一,已经被广泛的应用在生物学、电子、化学、医学诊断、环境检测等领域。其中,二氧化硅纳米粒子因具有许多独特的性质如:(1)作为载体材料的二氧化硅纳米粒子自身具有相对较低的毒性、强的生物亲和性、高的稳定性以及光学透明性;(2)二氧化硅纳米粒子可以包裹荧光染料、金属材料、量子点、高分子、金属氧化物等其它材料,形成了许多复合纳米材料;(3)二氧化硅纳米粒子具有良好的生物相容性和易功能化的表面,因此得到了研究者的广泛关注。其中高分子功能化的二氧化硅纳米粒子在科学研究和实际应用中具有非常重要的作用,已经被广泛的应用在催化、分析检测、成像等领域,具有十分诱人的发展前景。本论文中,我们探讨了高分子材料聚乙烯亚胺(PEI)二氧化硅复合纳米粒子的合成方法,常见的为共价键合法和包埋法。但是共价键合过程复杂,且键合效率低,而包埋法则能很好的弥补共价键合法的缺点。因此我们采用反相微乳液的方法将聚乙烯亚胺(PEI)包埋于二氧化硅纳米粒子之中,合成了PEI/SiO2复合纳米粒子,并对此复合纳米粒子的电化学发光分析特性进行了研究,进一步探讨了二氧化硅复合纳米粒子在核酸分析及环境检测中的应用。
本论文主要由综述与研究报告两部分组成。第一部分:综述部分,简要介绍了二氧化硅纳米粒子的特点及合成方法,重点阐述了功能化二氧化硅纳米粒子的分析应用新进展。
第二部分:研究报告部分,主要由以下两方面的研究内容组成:
1. PEI/SiO2纳米粒子自组装修饰电极及六价铬离子的电化学发光分析方法研究
采用反相微乳液的方法将聚乙烯亚胺(PEI)包埋于二氧化硅纳米粒子之中,合成了一种新的PEI/SiO2复合纳米粒子,并通过透射电子显微镜(TEM)、Zeta电位对该复合纳米粒子进行了表征。且该复合纳米粒子可以自组装于Nafion/CNT修饰电极上,基于该修饰电极对铬酸根(CrO42-)的富集效应及CrO42-的电还原产物Cr(III)对鲁米诺-H2O2化学发光体系强烈的增敏作用,建立了一种高选择性的测定六价铬离子Cr(Ⅵ)的电化学发光新方法。
2. PEI/SiO2纳米粒子与DNA的相互作用及电化学发光检测MicroRNA方法研究
通过Nafion/CNT和Ru(bpy)32+的静电作用和吸附作用,将Ru(bpy)32+固定在Nafion/CNT的修饰电极上,制备了一种新的Nation/CNT/Ru(bpy)32+修饰电极。我们研究发现单链DNA具有柔软性,能吸附缠绕在PEI/SiO2纳米粒子表面,而双链DNA由于刚性结构不能缠绕包裹在PEI/SiO2纳米粒子表面。当单链DNA和纳米粒子相互作用之后,PEI/SiO2纳米粒子不能自组装在修饰电极上,而双链DNA和纳米粒子相互作用之后,PEI/SiO2纳米粒子可以自组装在修饰电极上。而复合纳米粒子中的PEI对电极表面的Ru(bpy)32+的电化学发光信号具有增敏作用,可以产生更强的电化学发光信号。据此建立了一种免标记的miRNA( Let-7a)检测新方法,该技术操作简单快速,并且具有高的灵敏度和选择性。
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