半导体复合纳米材料光电分析方法在乙酰胆碱酯酶活性检测中的应用研究

乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的异常变化会引起胆碱能系统中神经递质的代谢紊乱并引发神经系统疾病，乙酰胆碱酯酶活性检测对其生物学功能的理解和应用具有重要的意义。在本项目中，我们首先开展新型半导体复合纳米材料的制备、结构和性能研究，通过对材料的表面改性以及功能化提高半导体复合纳米材料的光子利用效率和催化效能；其次，利用半导体复合纳米材料建立用于乙酰胆碱酯酶活性检测的光电分析方法，针对乙酰胆碱酯酶活性检测的要求，优化实验条件，提高乙酰胆碱酯酶活性检测的灵敏度和准确度；在此基础上，选择乙酰胆碱酯酶抑制剂，探讨乙酰胆碱酯酶活性抑制的作用机理和动力学特征，通过对乙酰胆碱酯酶的活性评价，研究其活性变化与神经系统信号传导的关系，为乙酰胆碱酯酶活性检测及其生物学功能的进一步研究提供新的实验方法。

项目完成过程中，研制了多种半导体复合纳米材料，并将其用于电极的修饰和功能化；开发了新型的半导体复合纳米材料光电分析技术用于乙酰胆碱酯酶（AChE）活性的检测，同时利用该技术研究了神经毒物以及重金属离子对乙酰胆碱酯酶活性的影响。在此基础上，还利用构建的光电分析方法用于蛋白质的检测，为生物体内重要蛋白质的快速、灵敏检测提供了新的技术。.1.利用电化学阳极氧化技术制备了高序排列的二氧化钛纳米管阵列（TiO2 NTs），制得Au-TiO2-AChE复合体系，并将其应用于内源性神经毒素对乙酰胆碱酯酶（AChE）活性抑制的作用机理研究。为AChE在神经退行性疾病的致病机理、药物筛选以及酶生物传感技术等方面提供了重要的实验依据。.2.利用电化学阳极氧化技术制备了N/F掺杂的二氧化钛（TiO2）纳米复合材料，构建AChE-Ag- N/F/TiO2NTs复合体系。将其应用于内源性神经毒素(R)-Sal和 (R)-NMSal对AChE活性抑制的作用机理研究。实验结果表明，(R)-Sal和(R)-NMSal对AChE活性抑制均表现为可逆的混合型抑制作用，这与帕金森氏病致病机理密切相关。.3.首先通过阳极氧化法制备了氮氟元素掺杂的二氧化钛纳米管阵列（N/F/TiO2 NTs），然后通过阴极沉积法将氧化锌（ZnONRs）沉积在TiONTs阵列中。通过交联剂把AChE固定在电极表面构建了具有可见光活性光电化学酶传感器（AChE-ZnO-N/F/TiO2NTs），并将其用于镉离子对AChE活性影响的研究。.4.以SiO2纳米微球修饰的玻碳电极作为模板，在离子液体存在下电聚合聚苯胺（PANI），然后用氢氟酸将SiO2模板溶解，形成IL-PANI膜。在该材料表面电镀纳米金（AuNPs），得到三维有序的大孔（3DOM）AuNPs/IL-PANI复合材料。该复合材料能有效地固定AChE，保持其生物活性。将此生物传感器应用于AChE活性抑制的作用机理研究。.5.基于单分子聚合物纳米颗粒和TiO2-Au复合纳米粒子研制了一种新型光电化学免疫传感器，用于SirT1蛋白的分析研究，实现对SirT1蛋白的定量检测。同时，将该光电化学免疫传感器用于定量测定不同细胞模型中SirT1蛋白的表达水平，获得了满意的结果。