贵金属纳米团簇的应用(一)：生物传感器

贵金属纳米团簇的应用(一)：生物传感器

2016-08-21 11:50来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部

血小板衍生生长因子及受体纳米传感器工作原理

贵金属纳米团簇在荧光过程中，光子产生的数量在很短的时间内衰减或者消失，即猝灭(quench)。能引起荧光猝灭的物质称猝灭剂(quencher)。利用贵金属纳米团簇的荧光猝灭原理设计的识别传感器能特异性地检测环境中的化学和生物制剂等。这种肉眼可见的光学变化给贵金属纳米团簇传感器的设计提供了理论可行性。

1、半胱氨酸的检测

半胱氨酸虽属非必须氨基酸，但是在机体代谢中扮演着关键的角色，许多酶的活性都与它结构中的游离巯基有关，它还能与有毒的芳香族化合物缩合成硫醚氨酸(mercapturic acid)而起解毒作用。半胱氨酸的缺乏会引起很多组织、器官的病变，如浮肿、肝损伤、皮肤病甚至免疫系统损伤等，因此对半胱氨酸的检测显得尤为重-。Shang等发现半胱氨酸对PMAA-Ag NCs的

荧光存在强烈的猝灭作用，这可能是由于半胱氨酸可与Ag形成Ag-S键从而使AgNCs从PMAA 中脱离出来并发生氧化所致。该小组设计的PMAA-AgNCs传感器对半胱氨酸的检测灵敏度达到20 nM，这可与以往利用荧光法检测半胱氨酸的研究相媲美。

2、蛋白质的检测

生物传感器更重要的目的是方便、有效地持续检测特殊目标物的浓度。Huang等设计了竞争性同源荧光猝灭法，即分别利用生物修饰的Au NCs和球形Au纳米颗粒作为能量供体和受体分析检测蛋白质。该小组选择一段寡核苷酸序列修饰Au纳米颗粒，这段序列能和特异的蛋白结合，例如乳腺癌标记蛋白、血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)等。利用PDGF修饰的AuNCs作为供体，寡核苷酸修饰的Au纳米颗粒作为受体，当两者结合后由于荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer，FRET)使荧光猝灭。当向体系中加入自由PDGF后，PDGF与受体竞争性结合，使荧光重现。2009年，该科研小组又研究了甘露糖(mannose，Man)保护的Au ND(QY=8.6%)检测伴刀豆球蛋白A(concanavalin A，Con A)，其检测灵敏度为75 pM。Man-Au ND的荧光可受到多种蛋白质和凝集素的猝灭，而ConA则能够减弱猝灭作用，增强Man-AuND的荧光，从而定性和定量地检测ConA。

3、大肠杆菌的检测

糖类修饰QDs用以检测糖类和蛋白质之间相互关系的研究已有报道。鉴于此，研究学者们利用贵金属纳米团簇代替QDs设计了新型传感器，并取得了一定的成果。Huang等利用巯基化的甘露糖制备了Man-AuND传感器，建立了荧光定量检测大肠杆菌的新方法。这是由于大肠杆菌菌毛能够与甘露糖特异结合，使得Man-AuND作为供体能够特异地定位于菌体表面形成明亮的荧光细胞团簇。菌体浓度在一定范围内与荧光信号强度呈线性相关。这种新型传感器检测大肠杆菌的最低浓度为7.20×105cells/ml。