磁性多壁碳纳米管及AChE修饰的磁珠在小分子分析中的应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 曾琼 |
| 答辩日期 | 2016-05 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 彭树林 ; 廖循 |
| 关键词 | 多壁碳纳米管 磁性纳米材料 聚乙二醇 固相萃取 乙酰胆碱酯酶 电化学检测 |
| 学位专业 | 制药工程 |
| 英文摘要 | 磁性纳米材料具有巨大的比表面积、容易分离和快速萃取等优点，作为固相萃取吸附剂在生物、化学样品制备和分离方面显示巨大的应用前景，越来越广泛地用于分析化学药品、多肽和蛋白质等。在众多的纳米吸附剂中，磁性多壁碳纳米管（CNTs-MNP）因具有纳米尺寸、刚性平面和较大的表面积等特性使其在大量负载某些特定的目标分子方面而具有独特的优势。本硕士论文制备了磁性多壁碳纳米管和聚乙二醇功能化的磁性多壁碳纳米管(PEG-CNTs-MNP)，用于中药当归、川芎和藁本中不稳定化合物Z-藁本内酯的分离；相对于传统分离方法，此方法更加方便、快速，并且表现出高选择和高效率；此外，还比较了这两种吸附剂对Z-藁本内酯的吸附效率，结果表明聚乙二醇功能化的磁性多壁碳纳米管能显著提高固相萃取（DSPE）的特异性。另一方面，在现代农业生产中，病虫害严重地影响着农产品的产量；人们为治理这些病虫害而广泛使用的农药和杀虫剂大都是具有神经毒性的有机磷化合物；大量使用有机磷会污染空气、水土和食物，这给人类的健康、生态系统造成了严重的威胁。有机磷不可逆转地抑制中枢神经和外周神经中乙酰胆碱酯酶的活性，使得体内积累大量地神经递质乙酰胆碱，一定程度上阻碍了神经信号地传递，随着时间的推移，人体功能出现紊乱，严重影响正常的生理活动，导致器官衰竭甚至死亡。已有的检测方法有HPLC、GC、HPLC/GC-MS，尽管这些方法提供满意的灵敏度和准确度，但需要昂贵而复杂设备、专一的操作人员，这不适合在田间进行快速的有机磷检测，因此，迫切需要开发方便、快速的有机磷残留检测方法。本论文将乙酰胆碱酯酶固定到磁珠上（MNPs-AChE），在利用外磁场的作用将MNPs-AChE修饰于丝网印刷碳电极（SPCE）电极表面；仅需一步构建成功MNPs-AChE/SPCE安培型生物传感器，极大地简化了电极的制备过程，减少了多步修饰带来的错误，进而改善了AChE的稳定性和活性。此方法不同于传统的生物传感器，我们充分利用磁珠的优势可构建自动修饰的电极系统，能低廉、方便、简单、快速而灵敏的检测出有机磷残留。本学位论文由四章组成，具体内容如下。第一章为CNTs-MNP快速、高选择性地分离当归中的Z-藁本内酯。首先通过水热法制备磁性多壁碳纳米管；然后采用透射电子显微（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、磁滞曲线（VSM）、差分脉冲伏安法（DPV）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）及火焰原子吸收（AAS）等方法对合成的磁性多壁碳纳米管（CNTs-MNP）进行了表征。将它用于中药当归提取液的固相萃取，利用HPLC-MS/萃取出的化合物进行分析鉴定。实验证明CNTs-MNP能够从当归提取液中特异性地萃取出Z-藁本内酯。接着，以当归为模型，对影响磁固相萃取效率的因子如吸附剂的量、萃取时间、洗脱时间和洗脱剂进行优化。最后对该方法进行校正，展示此方法具有较好的线性曲线，检测范围为4 ng/mL - 200 ug/mL，准确度为92.07 – 104.02%，精确度为4.51 %。第二章为PEG化的CNTs-MNP提高固相萃取的选择性。该在第一章的基础上，在CNTs-MNP表面引入甲氧基聚乙二醇胺（mPEG-NH2），提高了磁性多壁碳纳米管的分散性和水溶性。CNTs-MNP表面有丰富的裸露羧基，利用1-乙基-3-（3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺作为偶联剂将mPEG-NH2通过酰胺键修饰于CNTs-MNP表面形成聚乙二醇功能化的磁性多壁碳纳米管（PEG-CNTs-MNP）；采用TEM、VSM、循环伏安法（CV）、DPV、Zeta电位纳米粒度仪和动态光散射仪（DLS）等方法对合成的材料进行表征，其磁性、分散性和水溶性都比较好；考察了PEG-CNTs-MNP的储藏稳定性和重复利用性，PEG-CNTs-MNP在4 ℃下保藏50天和重复使用10次后，萃取Z-藁本内酯的能力仍接近100%。接着比较了PEG-CNTs-MNP与CNTs-MNP吸附剂的固相萃取效率，前者的吸附动力学比后者快。将此两种材料用于中药川芎和藁本提取液的固相萃取进行对比研究，发现PEG-CNTs-MNP只萃取出Z-藁本内酯；而CNTs-MNP从川芎中萃取出结构相似的洋川芎内酯A和Z-藁本内酯；从藁本中萃取出阿魏酸和Z-藁本内酯。实验结果表明聚乙二醇功能化后增强了多壁碳纳米管对Z-藁本内酯的选择特异性。此外，PEG-CNTs-MNP与CNTs-MNP还用于大规模萃取川芎和藁本，发现前者萃取出的Z-藁本内酯的量更多而且纯度高,能准确地定量川芎和藁本，并进行相应药剂的质量控制。第三章为MNPs-AChE/SPCE生物传感器检测有机磷残留。首先是制备用于固定乙酰胆碱酯酶的羧基修饰的磁珠MNPs@COOH，然后利用1-乙基-3-（3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺作为偶联剂将乙酰胆碱酯酶固定到MNPs@COOH上。采用TEM、红外光谱、VSM、CV和DPV等表征方法对合成的材料进行表征，证实乙酰胆碱酯酶成功地固定到羧基修饰的材料表面。接着，在丝网印刷碳电极（SPCE）下的外磁场作用下，将MNPs-AChE固定到电极表面构建成MNPs-AChE/SPCE生物传感器。因MNPs-AChE被修饰在SPCE电极表面，促使整个酶促反应发生于电极表面产生较多的产物；当施加电势差时，在工作电极表面氧化产物，产生大量电子，促使检测到的电子数较多，从而提高检测的灵敏性。第四章概述了磁性碳纳米管和固定化酶的研究进展。 |
| 学科主题 | 天然产物研究 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 源URL | [http://210.75.237.14/handle/351003/28841]  |
| 专题 | 成都生物研究所_天然产物研究 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曾琼. 磁性多壁碳纳米管及AChE修饰的磁珠在小分子分析中的应用[D]. 中国科学院大学. 2016. |
入库方式： OAI收割
来源：成都生物研究所
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