生物分子在纳米表面吸附省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

生物分子在纳米表面生物分子在纳米表面 吸附吸附/组装光谱研究组装光谱研究Seminar II第1页生物分子和纳米表面生物分子和纳米表面生物分子生物分子蛋白质蛋白质核酸核酸糖、脂糖、脂 纳米表面纳米表面纳米粒子纳米粒子碳纳米管碳纳米管纳米羟基磷灰石晶体纳米羟基磷灰石晶体 Seminar II第2页生物分子在纳米表面生物分子在纳米表面 吸附吸附/组装光谱研究组装光谱研究光谱研究什么光谱研究什么?1.怎么吸附怎么吸附2.生物分子在纳米表面吸附生物分子在纳米表面吸附后，后，利用利用纳米材料在微观尺度纳米材料在微观尺度上所含有独特征质产生上所含有独特征质产生次级效次级效应应来处理生命科学一些主要，来处理生命科学一些主要，热点问题。热点问题。Seminar II Smith W.E.Langmuir 1996,12,706-713 Joan B.B.et al.Biochemistry 1993,32,13771-13776 Bernard N.R.et al.J.Am.Chem.Soc 1991,113,1217-1225第3页生物分子在生物分子在纳米粒子纳米粒子表面表面 吸附吸附/组装光谱研究组装光谱研究蛋白质蛋白质核酸核酸纳米纳米粒子粒子Seminar II第4页免疫测定原理免疫测定原理基底基底耦连剂耦连剂标识标识分子分子金属金属胶体胶体抗体抗体抗体抗体抗原抗原固相抗体抗体抗体(immunoglobulin(immunoglobulin，Ig)Ig)能与抗原特异性结合免能与抗原特异性结合免疫疫球蛋白球蛋白抗原抗原能在机体中引发特异性能在机体中引发特异性免疫应答物质。免疫应答物质。a 分子量大于分子量大于5000蛋蛋白质白质，比如：乙型肝炎，比如：乙型肝炎病毒表面抗原病毒表面抗原a 半抗原：激素、药品半抗原：激素、药品激光激光拉曼信号拉曼信号拉曼信号拉曼信号拉曼光谱拉曼光谱用于用于标识免疫溶胶“三明治三明治”结构用于免疫检测结构用于免疫检测Seminar II第5页表面增强拉曼光谱表面增强拉曼光谱(SERS)(SERS)Seminar II赋予了拉曼光谱对低浓度分析物检测本事赋予了拉曼光谱对低浓度分析物检测本事v 生物检测中，低浓度有意义生物检测中，低浓度有意义v 信号分子浓度正比于抗原浓度信号分子浓度正比于抗原浓度激光激光强拉曼强拉曼强拉曼强拉曼信号信号信号信号增强增强纳米粒子纳米粒子表表面局域场面局域场(E)(E)第6页 S.P.Xu et al.Analyst ,129,63-68拉曼活性探拉曼活性探针分子针分子p-巯巯基苯甲酸基苯甲酸(MBA)鼠多克隆抗鼠多克隆抗体抗肝炎体抗肝炎B B病毒表面抗病毒表面抗原原 (PAb)鼠单克隆抗鼠单克隆抗体抗肝炎体抗肝炎B B病毒表面抗病毒表面抗原原(MAb)肝炎肝炎B B病毒病毒表面抗原表面抗原表面增强拉曼光谱（表面增强拉曼光谱（SERSSERS）用于免疫测定）用于免疫测定（I）Seminar II银银银银染染色色514.5 nm强拉曼信号强拉曼信号探针分子标识免探针分子标识免疫疫金金溶胶溶胶514.5 nm弱拉曼信号弱拉曼信号第7页Fig.SERS immunoassay using MBA-labelling nanoparticles with the silver staining enhancement method012102040500.5m mg ml-1抗原抗原浓度浓度 S.P.Xu et al.Analyst ,129,63-68表面增强拉曼光谱（表面增强拉曼光谱（SERSSERS）用于免疫测定）用于免疫测定（II）Seminar II第8页由由由由Chad Mirkins 小组所建立基于纳米粒子小组所建立基于纳米粒子小组所建立基于纳米粒子小组所建立基于纳米粒子DNADNA检测伎俩检测伎俩检测伎俩检测伎俩 Spot test Science,1997 JACS,1998White light JACS,Electrical Science,Laser&Diffraction Grating JACS,Silver-staining Science,Raman Science,Seminar II第9页生物分子在碳生物分子在碳纳米管纳米管表面表面 吸附吸附/组装光谱研究组装光谱研究碳纳米管碳纳米管蛋白质蛋白质核酸核酸Seminar II第10页 Joseph Wang Electroanalysis,17,7-14 Shim M.et al.Nano Lett.,2,285-288 Baker S.E.et al.Nano Lett.,2,1413-417 Pantarotto D.et al.J.Am.Chem.Soc,125,6160-6164 Jason J.D.et al.Inorganica Chimica Acta 1998,272,261-266 碳纳米管碳纳米管(CNTs)独特电子性质独特电子性质和和显著生物分子识别能力显著生物分子识别能力，-生物电子学器件、光学器件微型化生物电子学器件、光学器件微型化 DNA-SWNTs -生物传感器生物传感器 蛋白蛋白/物理吸附或组装到修饰物理吸附或组装到修饰CNT-蛋白质电化学和生物传感器蛋白质电化学和生物传感器 蛋白蛋白-CNTs-固载内酰胺酶固载内酰胺酶(lactamase)，酶催化反应，酶催化反应 生物分子在碳纳米管表面吸附和组装及其应用生物分子在碳纳米管表面吸附和组装及其应用Seminar II第11页 Sandeep S.K.et al.Langmuir.,20,11594-11599在碳纳米管表面吸附对酶结构和功效影响在碳纳米管表面吸附对酶结构和功效影响胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶,糜蛋白酶糜蛋白酶(R-chymotrypsin,CT)CTSBP大豆过氧化酶大豆过氧化酶 (soybean peroxidase,SBP)30%1%FT-IR spectroscopy 蛋白质二级结构蛋白质二级结构CTSBPCTSeminar II第12页荧光光谱荧光光谱 时间分辩荧光免疫分析（TRFIA)荧光偏振免疫分析(FPIA)吸收光谱吸收光谱 酶联免疫分析(ELISA)拉曼光谱拉曼光谱红外光谱红外光谱光散射光散射 光谱研究伎俩总结光谱研究伎俩总结Seminar II第13页生物分子生物分子合理有效合理有效利用利用纳米材料在微观尺度上独特征质纳米材料在微观尺度上独特征质所产生所产生次级效应次级效应高灵敏度、低检测限高灵敏度、低检测限交叉融合，建立新方法学交叉融合，建立新方法学Seminar II一些思索一些思索第14页谢谢大家！Seminar II第15页 Savka I.S.et al.J.Am.Chem.Soc.,XXX,XXXX 含含-SH,-S-S-等官能团探针分子吸附组装到金表等官能团探针分子吸附组装到金表面，使其功效化，从而被广泛应用于生物检面，使其功效化，从而被广泛应用于生物检测中。测中。比如：低比如：低(聚聚)核苷酸功效化金纳米粒子核苷酸功效化金纳米粒子是许多高灵敏性、高选择性是许多高灵敏性、高选择性DNA和蛋白检测中和蛋白检测中主要试剂。主要试剂。AuFe3O4磁性纳米粒子磁性纳米粒子在生物领域中得到广泛探索和在生物领域中得到广泛探索和研究，尤其是在诊疗检测和疾病治疗中应用研究，尤其是在诊疗检测和疾病治疗中应用研究。但将生物分子直接吸附和组装到磁性研究。但将生物分子直接吸附和组装到磁性纳米粒子表面较为困难。纳米粒子表面较为困难。SiO2组合纳米粒子组合纳米粒子生物分子在生物分子在生物分子在生物分子在Au壳壳-Fe3O4内层内层-SiO2核核组合纳米粒子表面吸附和组装组合纳米粒子表面吸附和组装组合纳米粒子表面吸附和组装组合纳米粒子表面吸附和组装DNADNASeminar II第16页