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摘 要

量子点（又称半导体纳米晶体）因其独特的电学和光学性质，引起了科学界越来越广泛的关注。在本课题中，我们首先合成了水溶性的硫化镉量子点，并建立了新型的脂肪酶活检测方法，以巯基乙酸甲酯（TG）为底物，在脂肪酶的水解作用下生成甲醇和巯基乙酸（TGA），后者可以稳定硫化镉量子点。

脂肪酶的浓度和量子点的荧光强度之间存在线性关系，线性范围为0.2~1.6 mg/mL，线性相关系数R²=0.99，检出限为1.2×10^-3 mg/mL（3σ）。相对于传统的酶活检测方法，该方法有快速、方便简单、灵敏度高等优势。另外，该方法利用巯基乙酸甲酯作为底物，廉价易得，有很高的推广价值。再者，将脂肪酶活转换为了量子点荧光强度变化，形象直观、符合高通量检测的要求，适用于生物工程中脂肪酶的筛选。

关键词： 硫化镉量子点 荧光 脂肪酶 酶活

A new type of enzyme activity detection method based on quantum dots

ABSTRACT

Quantum dots (QDs), also referred to as semiconductor nanocrystals, have attracted tremendous attention due to their unique electrical and optical properties. In this topic, firstly, we synthesized water-soluble CdS quantum dots (CdS QDs), and established a new method for detection of lipase activity. Thioglycolic acid methyl eater (TG) used as the substrate, and under the lipase hydrolysis, it can produced methanol and thioglycolic acid (TGA). The latter stabilizes CdS QDs produced in situ through interaction of Cd² with S²⁻ ions.

There is a linear relation between lipase concentration and the fluorescence intensity of CdS QDs, with a linear range from 0.2 to 1.6 mg/mL, correlation coefficient is 0.99, and the detection limit is 1.2×10^-3 mg/mL (3σ). Compared with tradition enzyme activity detection method, this method is there are rapid, simple, convenient and high sensitivity and so on. In addition, it used thioglycolic acid methyl eater as substrate, much cheaper, accessible, and having high popularization value. Further, it transformed lipase activity into quantum dots fluorescence intensity change, image intuitive, conformed to the requirements of high flux and can be applied to the screening of lipase in biological engineering.

KEY WORDS: CdS QDs; Fluorescence; lipase; lipase activity

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 绪 论 1

1.1 纳米材料的概述 1

1.1.1 纳米材料的简介 1

1.1.2 纳米粒子在生物分析中的应用 3

1.1.3 量子点的简介 6

1.1.4 量子点的应用 7

1.2 酶的概述 10

1.2.1 酶的简介 10

1.2.2 脂肪酶的简介 11

1.2.3 脂肪酶的来源及水解应用 12

1.2.4 脂肪酶应用中存在的问题 14

1.3 本课题的立题思想 15

第二章 基于量子点的新型酶活检测方法的构建 16

2.1 前 言 16

2.2 实验部分 18

2.2.1 实验仪器与药品 18

2.2.2 原位合成硫化镉量子点 19

2.2.2.1 巯基乙酸（TGA）的量对硫化镉量子点的影响 20

2.2.2.2 pH 对硫化镉量子点的影响 20

2.2.3 量子点荧光法检测脂肪酶活 21

2.2.3.1 温度对酶活检测的影响 22

2.2.3.2 pH 对酶活检测的影响 22

2.2.3.3 底物浓度对酶活检测的影响 23

2.3 结果与讨论 24

2.3.1 CdS 量子点的表征 24

2.3.2 机理验证 26

2.3.3 温度对酶活的影响 27

2.3.4 pH对酶活的影响 27

2.3.5 底物浓度对酶活的影响 28

2.3.6 传感器定量检测脂肪酶 29

2.4 小 结 31

第三章 结论与展望 32

3.1 结 论 32

3.2 展 望 32

参考文献 33

致 谢 39

第一章 绪 论

纳米材料的概述

1.1.1 纳米材料的简介

纳米（nm）是一个长度单位。从广义上来说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸范围（1~100 nm）或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料典型的尺寸范围从亚纳米到几百个纳米，这一尺寸范围的粒子是介于微观与宏观之间的一个新的物质体系^[1-3]。自1984年首次报道以来^[4]，开辟了材料化学的新领域，成为了广大科研工作者的研究热点。根据其维度的不同，纳米材料的结构有零维纳米结构（纳米粒子）、一维纳米结构（纳米线和纳米棒）和二维纳米结构（薄膜）之分，可以使用X射线衍射^[5]（XRD）、各种电子显微镜^[6]（SEM、TEM、SPM）对其结构进行表征。1990年，纳米技术正式受到世界广

图 1.1 多功能纳米材组装示意图：纳米颗粒表面修饰各种功能化分子（核酸、蛋白质、药物、多肽等）

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