叠杯状碳纳米管%26氧化石墨烯生物分离应用.pdf

2 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名: 签字日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 导师签名: 签字日期: 年月日签字日期: 年月日 3 中文摘要新型碳纳米材料——叠杯状碳纳米管和石墨烯——具备优异的物理化学性质,探索和开发其生物及医学应用具有重要的理论价值及现实意义。本论文的工作是根据叠杯状碳纳米管(Ts)和石墨烯(Graphene)的结构与特点,开发和探索其在蛋白质分离方面的应用。具体研究内容包括:(1)Ts用于蛋白质分离;(2)APBA改性的氧化石墨烯用于抗体捕获。 Ts),制备过程中会有Fe纳米颗粒被包覆于其顶端,Ts具备磁性;Ts的叠杯状结构,易于对其进行化学修饰而增强生物兼容性。Ts作为理想的磁性分离系统,以IgG抗体为分离对象,Ts定向分离抗体的效果及优势。主要工作如下:(1)Ts 改性,使其表面修饰大量的3-氨基苯硼酸(APBA)同时保持其磁性;(2)获得 Ts能够与抗体Fc上的糖基反应,实现对抗体IgG的定向结合;(3)通过抗体-抗原的特异性反应,Ts和抗体IgG 的复合物能迅速的与抗原反应,达到分离蛋白质的目的。得到结论如下:首次 Ts为分离载体,实现了对抗体(二抗)的高效分离。因为其反应的专一性和高效性,这个新的磁分离系统在细胞分离和生物分离中将应用前景广阔。作为碳纳米家族的最新成员,Graphene难以在水溶液及生物体系中稳定; 与Graphene不同,Graphene oxide具有良好的亲水特性。本部分工作中,作者证明了一种有用的、简单的、通用的方法将糖蛋白(抗体)共价结合到Graphene oxide上。主要工作:(1)采用Hummer法成功的制备;(2)通过化学改性,将 Graphene oxide表面修饰大量的硼酸基团;(3)获得APBA修饰的Graphene oxide (NGO–APBA)与抗体Fc上的糖基结合,定向结合抗体IgG分子。(4)获得 NGO–APBA和抗体复合物(NGO–APBA–IgG conjugates)迅速的与抗原反应,达到分离蛋白质的目的。因为其反应的专一性和高效性,我们预测这个Graphene oxide–生物系统将为Graphene oxide的生物应用开辟打开新的途径。关键词:叠杯状碳纳米管氧化石墨烯生物应用蛋白质 4 ABSTRACT Carbon nanomaterialshave interesting chemical andphysical properties, especial Cup-stacked-type Carbon Nanotubes(Ts)and Graphene, and investigating the biological applications of new carbon nanomaterials is of theoretical and practical significances. The purpose of this study is to investigate the potential biological applications of the Tsand Graphene, according to their unique structures and properties. The contents of this thesis include: (1)ic Tsfor protein separation; (2)APBA–functionalized graphene oxide for antibodies (IgG) cupture. Owing to their unique one-dimensional structures and desired ic properties, Tswith ic nanoparticles trapped in their tips can