基于CE-ECL联用技术研究β-淀粉样蛋白以活性氧为通路的毒性机理

Alzheimer's disease (AD) is the most common human age-related neurodegenerative disorder. One of the widely accepted pathogenesis of AD is amyloid-β(Aβ) cascade hypothesis. At present, the underlying mechanisms of Aβ toxicity induced by producing reactive oxygen species (ROS) are not fully understood. This research is aimed to separate Aβ aggregates from each other by capillary electrophoresis (CE) technique. Coupled with electrochemiluminescence (ECL) technique, the ROS generated by Aβ aggregates binding Cu2+ or inducing neuronal cells can be detected in real time. The mass and structural analysis of Aβ aggregates can be realized by coupling with mass spectrumetry (MS). The correlation between Aβ aggregation state, Cu2+ concentration, apoptosis and ROS level will be established. Then, the mechanism of Aβ toxicity induced by producing ROS can be explored, which will benefit to the diagnosis of AD in the earliest stages.

阿尔茨海默病（AD）是全球发病率最高的老年神经退行性疾病。β-淀粉样蛋白（Aβ）级联假说是被广泛接受的AD发病机制之一。目前，Aβ聚集体以活性氧（ROS）为通路的神经毒性机理尚不完全清楚。本课题拟通过毛细管电泳技术（CE）实现不同聚集形态Aβ的在线高效分离，联用电化学发光技术（ECL）实时检测Aβ结合Cu2+ 或诱导细胞产生的ROS，联用质谱技术（MS）精确测定经CE分离后的不同聚集形态的Aβ。结合实验数据，分析Aβ聚集形态、Cu2+ 浓度、细胞凋亡与ROS水平之间的相关性，据此探讨Aβ以ROS为通路的毒性作用机理，从而为AD病患的早期诊断及有效治疗提供参考。

在老年痴呆症患者出现神经元及病理变化的极早期，易感神经元中就有氧化损伤出现，这说明氧化损伤是导致疾病的一个早期因素。很多氧化应激标志物在神经缠结还未形成之前就能被检测到，因此早期氧化应激检测对疾病的早期诊断非常重要。本项目的主要研究思路为利用功能性无机纳米材料以及多功能有机分子来构建有效的传感器，检测与体内氧水应激相关的物质，检测方法包括光电化学方法、荧光法、电化学发光法等。基于该研究思路与研究内容，主要开展了如下几个方面的工作：.双金属Au-Co纳米合金具有良好的催化活性，氧化石墨烯具有催化性能好、比表面积大、生物相容性好等优点。因此我们将葡萄糖氧化酶固定到Au-Co/GO纳米复合材料修饰的电极上从而实现对的葡萄糖的检测，该传感器成功地用于人血清中葡萄糖的检测。.通过将吡啶甲酸部分结合到二氰甲基二氢呋喃上合成了一种红色发射荧光探针，用来检测Cu2+，并对细胞内Cu2+进行了成像检测。将乙酸盐基团结合到香豆素基荧光团上构建了荧光探针，探针与N2H4反应得到香豆素荧光团和相应的蓝移发射，从而得到比值荧光响应。其检出限为34 nM，深入讨论了探针的响应机理，并对细胞内N2H4进行了成像检测，为新型肼荧光探针的开发提供了思路。.铁电体钙钛矿[KNbO3]1-x[BaNi1/2Nb1/2O3-δ]x ，具有可调谐直接带隙（1.1-3.8）eV匹配太阳光谱，使其适合于可见光吸收（1.39eV）和许多转换利用。本工作将铁电体钙钛矿@TiO2纳米棒阵列异质结作为新型光电化学（PEC）生物分析平台检测L-半胱氨酸，为众多基于铁电体的异质结构在该领域的创新应用提供了一个新的发展前景。.具有独特结构的石墨相氮化碳g-C3N4由于其良好的光催化性能，成为了目前研究的热点。本研究以Au-Ag/g-C3N4 纳米复合物为电化学发光传感平台，构建了癌胚抗原的无标记电化学发光适配体传感器，该传感器对癌胚抗原具有较高的选择性和灵敏度，线性范围为1 fg/L - 1 ng/L，检出限为0.32 fg/mL，并成功应用于血清中癌胚抗原的检测。