金纳米颗粒的合成

苏州大学本科生毕业设计（论文） 1 目录 摘要 ............................................................. 2 Abstract .......................................................... 4 1.引言 ........................................................... 5 1.1. 传统实验方法 ............................................... 5 1.2. 基于纳米颗粒的实验方法 ..................................... 5 1.3. FRET和NSET ................................................ 5 1.4. 捕光材料—共轭聚合物 ....................................... 6 1.5. 实验机理 ................................................... 7 1.5.1 嵌入染料TO ......................................................... 7 1.5.2 阳离子共轭聚合物PFP .............................................. 7 1.5.3 实验过程 ............................................................ 9 2.实验部分 ....................................................... 9 2.1. 实验材料 ................................................... 9 2.2. 表征 ...................................................... 10 2.3. 金纳米颗粒的合成 .......................................... 10 2.4. 金纳米颗粒的表面功能化 ................................... 111 2.5. 金纳米颗粒表面DNA的固定 .................................. 12 2.6. 表面固定DNA的GNPs的杂化 ................................. 12 苏州大学本科生毕业设计（论文） 2 2.7. TO和PFP的NSET实验 ...................................... 12

2.8. 一个碱基不匹配的双链DNA S1核酸酶切反应的分析 ............. 13 3. 实验结果及分析 ............................................... 13 3.1. 以CPPs/GNPs/dsDNA复合物进行的核酸酶探测 .................. 13 3.1.1. PFP量的优化 ........................................... 13 3.1.2. GNPs-DNA量的优化 ...................................... 14 3.1.3. S1核酸酶探测 .......................................... 16 3.2. 以CPPs/TO/GNPs-dsDNA复合物进行的核酸酶探测 ............... 16 3.2.1. PFP量的优化 ........................................... 17 3.2.2.S1核酸酶探测 ........................................... 18 3.3. 用PG作为荧光探针 ......................................... 19 结论 ............................................................ 21 参考文献 ........................................................ 22 致 谢 .......................................................... 24

摘要 苏州大学本科生毕业设计（论文）

3 我们使用共轭高分子/金纳米颗粒/染料标记的DNA复合物发展了S1核酸酶的一种新型检测方法，此方法利用了金良好的荧光淬灭性质和共轭高分子的信号放大特性。这种方法是由于纳米材料表面能量转移（NSET）中，能量从供体分子到纳米颗粒表面的转移遵循可预测的约为70-100nm的距离。在此过程中，由于从共轭高分子到嵌入染料进而到金纳米颗粒表面的NSET，不存在S1核酸酶的情况下将观察不到嵌入染料的荧光信号。而存在S1核酸酶的情况下，双链DNA被切离金纳米颗粒的表面，NSET过程中断，从共轭高分子到嵌入染料高效的荧光共振能量转移所得的嵌入染料的荧光得以恢复。

关键词 S1核酸酶分析，共轭高分子（CP），金纳米颗粒（GNPs），DNA，信号放大，纳米材料表面能量转移（NSET），荧光共振能量转移（FRET） 苏州大学本科生毕业设计（论文）

4 Abstract

A new strategy for S1 nuclease assay has been developed using conjugated polymer/gold nanoparticle/dye-labeled DNA complex by taking advantage of good fluorescence quencher of gold nanoparticles and the amplification feature of conjugated polymer. This method is based on nanomaterial surface energy transfer (NSET) which energy transfer from a donor molecule to a nanoparticle surface follows a predictable distance as large as 70-100 nm. In this process, no signal of intercalated dye was observed in the absence of S1 nuclease due to the NSET from conjugated polymer to intercalated dye and further to the surface of gold nanoparticles. In the present of S1 nuclease, dsDNA was cleaved from gold nanoparticles which intermit NSET process, thus recovering the fluorescence of intercalated dye through efficient fluorescence resonance transfer (FRET) from conjugated polymer.

Key Words S1 nuclease assay, conjugated polymer(CP), gold nanoparticles(GNPs), DNA, signal amplification, NSET, FRET. 苏州大学本科生毕业设计（论文）

5 1.引言

实时高选择性及高敏感的酶检测方法对于科研和经济都是非常重要的。DNA酶切反应，如限制及非限制酶参与了许多重要的生物进程，如复制，重组和修复。此外，环境中DNA和酶的相互作用可能会导致遗传信息的改变进而引起健康问题。[1-5]

1.1. 传统实验方法 传统方法已被建立用于测定核酸酶的活性，其中包括凝胶电泳，高效液相色谱法（HPLC），电化学研究和酶联免疫吸附实验。[6]然而这些方法具有如下缺点，耗时，耗DNA，不连续，费力，而且通常需要同位素标记。为了避免这些限制，近几十年来基于荧光共振能量转移（FRET）或非荧光共振能量转移淬灭机理的核酸酶分析方法得以发展。[7-10]

1.2. 基于纳米颗粒的实验方法 基于纳米颗粒NPs的实验方法已被广泛应用于化学及生物探测。纳米颗粒能用作许多量子点及染料分子封装载体，已被主要用于荧光免疫分析的信号记录以提高检测灵敏度。因为纳米颗粒NPs具有大的表面积及球形形状。DNA探针在其表面的固定具有高浓度。此外，NPs悬浮液所提供的几乎均质的环境可促进DNA的固定及杂交。[15] 然而，由于洗涤步骤中荧光分子的泄露，基于NPs的生物标记方法的潜在应用受到限制。加之染料掺杂的NPs通常具有宽的发射波和较小的斯托克斯位移，这将导致激发和发射信号间的交互调制。引入荧光共振能量转移（FRET）将供体激发和受体发射间的波长分离开是避免这些缺陷的一种有效方法。[34] 由于荧光团能通过有效的非辐射能量转移在金球表面淬灭，基于荧光共振能量转移现象，金纳米颗粒Au NPs已被应用于实验中。由于胶体金具有很强的淬灭能力，其具有大的摩尔消光系数（10-20 nm 金球约为105 cm-1 M-1 ）和有机染料纳摩尔亲和力。

1.3. FRET和NSET 存在另一种分子的情况下，荧光分子的激发能量可被转移到另一临近的分子上，从而