金表面上烷基硫醇自組膜的EIS表征及免疫傳感器研究.pdf

1、近30年來，分子自組裝技術(shù)受到了愈來愈廣泛的關(guān)注。自組裝單分子膜(SAMs)具有制備簡單、堆積緊密、結(jié)構(gòu)完美、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，在生化分析、分子電子器件、金屬防腐等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。通過不同末端基團(tuán)的烷基硫醇SAMs可實現(xiàn)生物分子和活性有機(jī)體，例如：細(xì)胞、蛋白質(zhì)、抗體、DNA等的固定化，為生物傳感器的研究與應(yīng)用提供簡便有效的技術(shù)手段。SAMs的表征是分子自組裝技術(shù)研究的重要內(nèi)容，尤其對SAMs的實時原位表征是自組裝技術(shù)研究中急需

2、解決的問題。本文應(yīng)用電化學(xué)交流阻抗技術(shù)(EIS)分別對巰基丙酸(MPA)和巰基十一酸(MUA)在金表面自組裝的成膜過程進(jìn)行跟蹤，對金表面上不同鏈長的直鏈硫醇SAMs實時原位表征進(jìn)行了研究。此外，芳香硫醇SAMs有較高的穩(wěn)定性和其芳香環(huán)中存在離域π電子而具有較高的導(dǎo)電性受到廣泛關(guān)注，芳香硫醇SAMs應(yīng)用于生物傳感器的研究較少，本文研究了電位控制方法在對氨基苯硫酚(4-ATP)SAMs固定抗體制備的IgG檢測電位型免疫傳感器的應(yīng)用。具體工作

3、主要包括如下三個方面：
　　 1、水溶液中巰基丙酸在金表面的自組裝及EIS表征
　　 MPA溶于水，為原位表征其自組裝的成膜過程提供了方便。在水溶液中，以氯化鉀(KCl)為支持電解質(zhì)，以鐵氰化鉀/亞鐵氰化鉀([Fe(CN)6]3-/4-)為探針離子，對MPA在金電極表面的自組裝過程進(jìn)行EIS原位實時表征，對實驗條件進(jìn)行了優(yōu)化，探討了溶劑對MPA SAMs的影響。結(jié)果表明，KCl濃度為0.1mol·L-1、[Fe(CN)6

4、]3-/4-濃度為5mmol·L-1、開路電位條件下適合對MPA自組裝的成膜過程進(jìn)行表征。當(dāng)MPA的濃度大于6 mmol·L-1時，平衡后的電子傳遞電阻(Rct)幾乎不再變化。
　　 2、碳酸丙烯酯溶液中巰基十一酸在金表面的自組裝及EIS表征
　　 MUA為長鏈硫醇，在水中難溶。通過對比研究，本章選擇碳酸丙烯酯(PC)為非電解質(zhì)溶液，以高氯酸鈉(NaClO4)為支持電解質(zhì)，以二茂鐵(Fc)為探針離子，利用EIS建立了一種

5、實時原位表征MUA在金電極表面的自組裝過程的新方法。對實驗條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明，NaClO4的濃度為0.3 mol·L-1、Fc的濃度為15 mmol·L-1、0.25V電位下適合對MUA自組裝的成膜過程進(jìn)行表征。當(dāng)MUA的濃度大于5 mmol·L-1時，平衡后的Rct幾乎不再變化。
　　 3、基于電位控制固定抗體的電位型IgG免疫傳感器
　　 免疫傳感器在臨床診斷、食品分析、環(huán)境保護(hù)以及軍事醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有非常廣闊的

6、應(yīng)用前景，抗體或抗原的固定化是免疫傳感器研究與應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。本章提出了一種電位控制固定抗體的新方法。首先在金電極上自組裝對氨基苯硫酚(4-ATP)與巰基丙酸(MPA)的混合自組裝膜(MSAMs)，再用電位控制的方法將抗體(Ab，羊抗小鼠IgG)固定在MSAMs修飾的金電極上制得Ab/MSAMs/Au免疫傳感器，并對溶液中的抗原(Ag，小鼠IgG)進(jìn)行了檢測。結(jié)果表明，在磷酸鹽緩沖溶液(PBS，pH3.0)組裝Ab電位控制在-200