基于金屬化合物的新型無標記生物傳感器的研制.pdf

1、納米材料有“世紀最有前途的材料”的美譽，當物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元小到納米數(shù)量級時會產(chǎn)生特異的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，其電學、磁學、光學和化學性質(zhì)也會發(fā)生顯著的變化，呈現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的優(yōu)越性能。納米材料的介入為傳感器的發(fā)展提供了無窮的想象空間，具有納米結(jié)構(gòu)的材料可以廣泛地應(yīng)用于敏感分子的固定、信號的檢測和放大。與傳統(tǒng)的傳感器相比，基于納米材料的新型傳感器具有超高靈敏度與選擇性，同時傳感器的響應(yīng)速度也會得到大幅度的

2、提高。本論文的研究內(nèi)容是基于納米金屬化合物的新型無標記生物傳感器的研究。研究表明:(1)鈦酸鉍(Bi2Ti2O7)具有很好的導(dǎo)電性和生物親和性，電極具有較好的電子轉(zhuǎn)移活性，且鈦酸鉍表面粗糙，可以極大的增加電極的有效比表面積，使得該傳感器對DNA序列的測定表現(xiàn)出較大的電流響應(yīng)。(2)氯釕酸銨通過與核苷酸適體間的氧離子進行交換的方式將其固定到DNA鏈上，從而極大的增強了信號分子氯釕酸銨在檢測體系中的固定作用，使得該傳感器對溶菌酶的測定表現(xiàn)出

3、較強靈敏的電流響應(yīng)。(3)利用RNA核苷酸鏈與Pb2+的特異性結(jié)合所形成內(nèi)切酶式生物傳感器對鉛離子有著高靈敏度的檢測。本論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個部分:
　　 1基于Bi2Ti2O7/GCE的新型DNA傳感器的研制
　　 將納米材料鈦酸鉍通過靜電吸附方式修飾到玻碳電極(GCE)表面制備了一種無標記的、新型DNA生物傳感器。DNA探針可與互補的DNA進行雜交，在指示劑柔紅霉素存在條件下，以微分脈沖伏安法測定DNA。通過

4、XRD、場發(fā)射掃描電鏡、微分脈沖伏安法(DPV)和電化學阻抗等手段對傳感器形貌及其響應(yīng)特性進行了表征。由于鈦酸鉍(Bi2Ti2O7)具有很好的導(dǎo)電性和生物親和性，電極具有較好的電子轉(zhuǎn)移活性，且鈦酸鉍表面粗糙，可以極大的增加電極的有效比表面積，使得該傳感器對DNA序列的測定表現(xiàn)出了較大的電流響應(yīng)。在優(yōu)化的實驗條件下，該傳感器對目標DNA的響應(yīng)范圍為1.0×10-5～1.0×10-10M，相關(guān)系數(shù)0.9952，檢測限為1.34×10-12

5、M(3倍信噪比)。結(jié)果表明，該傳感器對DNA的檢測具有很好的選擇性，有著潛在的應(yīng)用前景。
　　 2基于氯釕酸銨特性的溶菌酶無標記檢測
　　 利用氯釕酸銨特性及溶菌酶與相應(yīng)適體間的特異結(jié)合從而制備了一種無標記、新型的溶菌酶生物傳感器。單鏈在中性pH條件下與帶正電的溶菌酶(等電點11)結(jié)合，適體鏈纏繞溶菌酶，使得與適體互補的短核苷酸鏈（帶有氯釕酸銨信號）脫離核苷酸適體，從而離開金電極表面，使電化學信號降低。通過微分脈沖伏安法

6、(DPV)和電化學阻抗等手段對傳感器形貌及其響應(yīng)特性進行了表征。氯釕酸銨通過與核苷酸適體間的氧離子進行交換的方式將其固定到DNA鏈上，從而極大的增強了信號分子在檢測體系中的固定作用，使得該傳感器對溶菌酶的測定表現(xiàn)出了較靈敏的電流響應(yīng)。在優(yōu)化的實驗條件下，該傳感器對溶菌酶的響應(yīng)范圍為1.0×10-5～1.0×10-9 M，相關(guān)系數(shù)0.9971，檢測限為1.98×10-11 M(3倍信噪比)。結(jié)果表明，該傳感器對溶菌酶的檢測具有很好的選擇性

7、，有著潛在的應(yīng)用前景。
　　 3基于鈦酸鉍和氯釕酸銨的鉛生物傳感器
　　 利用Pb2+和RNA特殊堿基鏈的特異性結(jié)合后形成于類似于內(nèi)切酶的結(jié)構(gòu)形式，在RNA鏈上的RNA堿基處斷開，這樣就會將帶有氯釕酸銨信號的RNA鏈部分斷開，以使形成信號降低型Pb2+傳感器。通過微分脈沖伏安法(DPV)和電化學阻抗等手段對傳感器形貌及其響應(yīng)特性進行表征。該方法對Pb2+的檢測范圍是1.0×10-6～1.0×10-10 M，檢測限為8.5