1、人工细胞间仿生信号传导与传感体系研究人工细胞间仿生信号传导与传感体系研究 绪论：绪论：本次研究主要内容：本次研究主要内容：1.得到以Fe304磁性纳米微球为细胞核的，AuNPs为反应中心，温敏的PNIPAM为细胞膜的人工细胞A。2.设计了一种4-AP传感器，即荧光人工细胞B，构建了一种对4-AP高灵敏度的检测方法。3.探究了小分子物质4-AP在不同人工细胞间的物质传递与信号传感过程。简介：仿生细胞信号传导 仿生信号传导过程就是模拟生物体细胞传导信号的过程，可以像真实生物体细胞一样，在生物体外构建能够表达生物体系功能的人工信号的分子体系。仿生信号的传导一般是以一个纳米仿生反应器为核心，在激活剂的
2、存在下，使效应器产生信号，再通过荧光检测等手段对信号分子的变化进行检测，实现了仿生信号的传导过程(如图1-1)所示。仿生信号传导涉及到四个基本要素，包括载体、信号分子、仿生反应、以及信号检测(传感检测)。仿生反应器是仿生信号传导的核心，自研究人工细胞膜仿生信号传导被提出以后，主要集中于以脂质体为载体，NADH在LDH作用下脱氢转化为NAD为主要仿生反应的体系上。因此，开发新的纳米仿生反应器与生物传感相结合，是这个领域的发展方向。Ackerman通过对介孔硅材料进行改性后，利用介孔材料较大的比表面积和纳米孔径，以及酶与载体之间的相互作用，实现了酶分子在孔内表面的固定化。如图1-3所示，每一个纳米
3、孔道可以看作是一个纳米生物反应器。简介：纳米仿生反应器 简介：简介：生物传感器生物传感器 生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为一种特殊信号进行检测的特殊传感器。从一般意义上来讲，生物传感器是一种将生物学或仿生学信号感应部件连接或整合到传感系统内的科学分析仪器，主要包括敏感元件和信号转换元件(换能器)两部分。生物传感器的传感原理如图1-8所示。简介：简介：聚合物微球聚合物微球 高分子微球是由高分子材料合成的，尺寸在纳米级到微米级的球状体口剖。如图1-10中，为几种高分子微球的电镜图，其比表面积大、吸附性强，粒径均一，具有很高的灵敏性和稳定性。聚合物微球有很多优良的特性，其中粒径高度均一
4、性是单分散聚合物微球的最重要的特性和优点。研究步骤研究步骤 结果与讨论结果与讨论：人工细胞人工细胞A(Fe304AuAvoidPNIPAM)微球的表征微球的表征 图2-2(a)和2-12(b)可以清晰的看出刻蚀后形成的人工细胞A微球的囊状结构，且外层膜也保持了良好的形态，其囊状体内的Fe304Au的位置并不是固定的，可以随意移动，图2-12(c)为人工细胞核Fe304/Au在复合微球微囊内放大后的电镜照片，从图中可以清晰看到金纳米粒子(AuNPs)均匀的包 裹在Fe304磁球上。结果与讨论结果与讨论：人工细胞人工细胞B(CdTe/P4-VP)的表征分析的表征分析 3-12(a)中可以知道，其2
5、=184和404处有两个衍射峰，分别对应于CdTe的(111)和(220)晶面，为CdTe的特征衍射峰，说明有CdTe的存在。3-12(b)中所示，可以看出空心微囊表面包裹有许多小颗粒，插图为放大后的CdTe的透射电镜照片，进一步证明了量子点包裹在空心P4-VP微球表面。从图3-13中可以看出，1421 cm-1处和1452 cm-1处的吸收峰是吡啶环中C-C 的伸缩振动吸收峰，1600cm-1处的吸收峰是吡啶环中C=N的伸缩振动吸收峰。1631cm-1处为吡啶基中C=C的吸收峰，因此，我们可以判定4-乙烯基吡啶微球的存在。结果与讨论结果与讨论：人工细胞人工细胞A和人工细胞和人工细胞B混合后的
6、性能检测混合后的性能检测 从人工细胞A与4-NP催化试验中可以知道，随着温度的升高，人工细胞A与4-NP的反应速率逐渐降低。图4-6中为人工细胞A和人工细胞B混合后在30 min的荧光发光强度的变化以及I0/It随着时间T所变化的对应曲线。在所有温度条件下(25；30；35和40)条件下，其荧光淬灭率分别为143，136，115，102，其淬灭效率随着温度的升高依次降低，进一步说明了人工细胞 A外层膜具有温敏的特性。主要结论：主要结论：将具有温敏性的人工细胞A(Fe304AuvoidPNIPAM)作为4-AP传感器，在不同的温度下将4-NP催化为4-AP，再以巯基丙酸(MPA)修饰的CdTe量
7、子点作为传感器，将其负载于聚4-乙烯毗啶(P4-VP)空心微囊表面，由于4-AP中的 氨基可以与MPA的羧基发生反应，改变量子点的表面状态，从而淬灭量子点的 荧光。所以利用4-AP可以直接淬灭阴离子稳定的CdTe量子点的特点，制备由-CdTe量子点修饰的空心荧光微囊，通过直接检测空心微囊的荧光变化检测4-AP的存在。意义：意义：本课题旨在将人工细胞A与人工细胞B混合后，考察在不同温度下，人工细胞A的温敏通道对4-NP向4-AP转化，4-AP的传递，4-AP与人工细胞B结合的敏感性，得出4-AP在两种人工细胞之间的物质传递与信号传递的联动模式与规律。构建一个碲化镉量子点(CdTe)作为敏感单元检测4-AP等小分子的生物传感器，对生物小分子进行传导信号的检测。THANKS 谢谢聆听
