摘要
近十年来，生物传感器和生物探针受到了研究者们的广泛关注。微纳米马达因其具有多种运动模式和可控的运动行为，在生物传感领域展现了广泛的应用。然而，在其设计和应用过程中，其灵敏度的提高和环境响应性等方面依然存在着挑战。 针对空间受限微环境分析监测对微型化、高灵敏度、抗干扰性的要求，本文设计以蛋白质囊泡为基础，采用外加磁场和化学反应结合的双重驱动机制，完成蛋白质囊泡微马达的构筑并实现其对限域空间内葡萄糖分子的检测，具体的研究内容如下：（1）蛋白质囊泡微马达的构筑：基于油/水界面自组装的方法，构筑了以BSA-NH2/PNIPAAm为基元、内部负载Fe3O4@SiO2纳米粒子的蛋白质囊泡核壳结构，证实其在磁控微马达方面的应用。利用荧光倒置显微镜、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜等表征手段，对构筑的蛋白质囊泡微马达结构的稳定性进行了深入的探究。（2）微马达的催化性能和运动性能研究：基于酸性条件下Fe3O4的类过氧化物酶的性质，本文探究了Fe3O4的催化性能以及蛋白质囊泡膜对其催化反应的影响。与游离Fe3O4纳米粒子相比，蛋白质囊泡限域空间内的Fe3O4纳米粒子具有更好的分散性和稳定性，因此催化效率得到显著提升。并且Fe3O4作为一种磁性材料，在外界磁场的调控下，蛋白质囊泡微马达可在磁场中进行可控运动：弱磁场定向的条件下，Fe3O4催化过氧化氢分解可驱动蛋白质囊泡；强磁场中，蛋白质囊泡受内Fe3O4纳米粒子牵引可进行高速定向运动。（3）深入地探索了微马达在葡萄糖检测中的应用，蛋白质囊泡微马达在磁场的作用下能够定向运动至微小空间，通过化学级联反应产生荧光，实现了原位葡萄糖分子的可视化检测。讨论了此检测方法的抗干扰性以及温度、溶液pH值对检测灵敏度的影响，溶液pH值为4.5，55?C时为最适检测条件。通过荧光分光光度计检测了溶液荧光强度变化，整体荧光强度随葡萄糖浓度线性上升，分析计算得检测限为17μM。 综上，本课题以BSA-NH2/PNIPAAm和Fe3O4@SiO2纳米粒子为基础，通过油水界面自组装的方法，制备了一种具有信号放大功能、良好稳定性和运动能力的蛋白质微马达生物探针，成功实现了葡萄糖分子的灵敏检测。
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