基于金納米簇熒光法監測溶菌酶淀粉樣纖維化過程及抑制劑的篩選

【摘要】：近年來,阿爾茲海默綜合征、亨廷頓癥等老年疾病受到廣泛關注,而這些老年疾病出現的一個重要原因是:體內蛋白質變性后生成了淀粉樣纖維并在人體內沉積。隨著科學技術的發展,科學家們雖然建立了許多蛋白質淀粉樣纖維的檢測方法,但是這些方法目前依舊存在一些不足之處。因此,需要建立新型的蛋白質淀粉樣纖維檢測方法。人體內存在許多蛋白質和多肽,然而蛋白質或多肽在某些條件下會變性從而喪失其功能,甚至會在人體內聚集引發疾病。蛋白質的淀粉樣纖維化過程是一個由水溶性單體變為不溶性纖維,疏水基團不斷暴露的過程,隨著該過程的進行,它的疏水性不斷增強。雞蛋清溶菌酶是一種典型的淀粉樣纖維化蛋白質,且有著與人體溶菌酶蛋白相類似的結構,本文以雞蛋清溶菌酶作為模型蛋白用于研究蛋白質的淀粉樣纖維化過程。金納米簇是一種新型的熒光探針,具有許多優良的性質,如低毒性,高穩定性,大的Stokes位移,非光漂白,紅外發射,熒光壽命長,且具有很好的生物相容性等。因此它在傳感器,生物成像以及診斷治療中均有應用。尤其在傳感方面,它廣泛應用于金屬離子,小分子的檢測。不僅如此,它在不同溶劑中熒光強度會發生變化。本文利用金納米簇在疏水溶劑中聚集誘導效應,溶菌酶淀粉樣纖維化后疏水性增強的性質,將金納米簇應用于溶菌酶淀粉樣纖維化過程的監測。除此之外,采用一鍋法合成了具有熒光性質的金屬有機框架復合材料,并將其應用于2,4,6-三硝基苯酚(TNP)的檢測。最后合成鉑納米粒子(Pt NPs),利用它的催化氧化性質,將其用于碘離子的檢測。論文主要由以下四個部分組成:第一章,緒論部分。首先總結了金納米簇的不同制備方法,性質及應用。然后介紹了與蛋白質淀粉樣纖維化過程相關的一些人體疾病,接著,概述了本文的模型蛋白溶菌酶的一些性質及淀粉樣纖維化的過程,最后總結了現有的蛋白質淀粉樣纖維化的檢測方法。第二章,利用金納米簇在有機溶劑中的聚集誘導效應,將其應用于溶菌酶淀粉樣纖維化的監測及抑制劑的篩選。首先合成了具有聚集誘導熒光增強效應的金納米簇,并對其進行了表征。接著將金納米簇應用于溶菌酶淀粉樣纖維的檢測,在金納米簇溶液中加入溶菌酶本體時,熒光強度并不會增強,而當金納米簇中加入溶菌酶纖維時,金納米簇的熒光明顯增強了。在優化條件下,在0-0.05 mg/mL的濃度范圍內,金納米簇的熒光強度與溶菌酶纖維濃度之間有較好的線性關系。將金納米簇加入到孵育不同時間的溶菌酶中,金納米簇的熒光逐漸增強最后不再變化,并體現出完整的生長過程:成核期、生長期和成熟期。除此之外,我們選擇抗壞血酸作為抑制劑的代表,用該方法篩選抑制劑。在孵育溶菌酶時加入抑制劑,溶菌酶的纖維化過程會受到抑制,纖維化程度降低。結果表明:抗壞血酸的加入會抑制溶菌酶的淀粉樣纖維化過程,且抑制程度與抗壞血酸的濃度相關,抗壞血酸濃度越大,抑制程度就越強。該方法在蛋白質淀粉樣纖維化的檢測中具有潛在的應用價值。第三章,用一鍋法合成TPE@ZIF-8復合材料并將其用于爆炸物TNP的檢測。ZIF-8是應該廣泛的一種金屬有機框架材料,我們在ZIF-8的合成過程中加入了聚集誘導發射分子四苯乙烯(TPE),從而合成了具有熒光性質的金屬有機框架材料。研究表明爆炸物TNP具有很強的熒光猝滅能力,因此我們將具有熒光性質的TPE@ZIF-8用于TNP的檢測。該方法的線性范圍較寬,為10-300 μM,檢出限為3.16 μM。該方法有望應用于爆炸物的檢測。第四章,根據Pt NPs催化氧化3,3',5,5'-四甲基聯苯胺(TMB)的性質,建立了一種比色檢測碘離子的方法。鉑納米粒子可以催化TMB的氧化,而碘離子的存在會抑制這一過程,使TMB的氧化程度降低,TMB在652 nm處的紫外吸光度降低,從而達到檢測碘離子的目的。該方法檢測碘離子的線性范圍是0.05-1.0 μM,檢出限為0.03 μM。且該方法具有很好的抗干擾能力,常見陰陽離子均不會對該方法檢測碘離子產生明顯的影響。加標回收的結果也表明該方法具有一定的可靠性。