功能化生物傳感界面的構(gòu)建及其在生物分析中的應(yīng)用.pdf

1、細(xì)胞毒性檢測(cè)、抗原抗體免疫應(yīng)答、酶催化、糖與生物大分子的識(shí)別等是當(dāng)今生物分析領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。生物傳感器以其靈敏度高、選擇性好、易于微型化等優(yōu)點(diǎn)為生物分析領(lǐng)域的研究提供了有力的工具。而研制生物傳感器的關(guān)鍵技術(shù)是構(gòu)建優(yōu)良的傳感界面,即如何將生物材料穩(wěn)定、高活性地固定到電極表面。因此本論文針對(duì)不同傳感界面的特點(diǎn),采用不同的固定化技術(shù)和固定化材料分別構(gòu)建了細(xì)胞、抗體、酶、糖等傳感器界面,系統(tǒng)地研究了如何制備各種生物傳感界面,并對(duì)所構(gòu)建的一系列

2、生物傳感器在生物分析中的應(yīng)用進(jìn)行了逐一的探索。
　　 針對(duì)活細(xì)胞所具有的電化學(xué)特性,創(chuàng)建了多通道電位型細(xì)胞傳感器用于實(shí)時(shí)高通量監(jiān)測(cè)V79細(xì)胞被毒性物質(zhì)-對(duì)苯二酚(HQ)刺激后所產(chǎn)生的電位變化。分別設(shè)計(jì)了裸金電極、聚吡咯(PPy)-HQ和PPy-聚苯乙烯磺酸鈉(PS)傳感界面用于細(xì)胞的生長(zhǎng)及相關(guān)毒性檢測(cè),并對(duì)PPy基底可控釋放對(duì)苯二酚進(jìn)行了評(píng)測(cè)。研究結(jié)果證實(shí)對(duì)苯二酚可影響細(xì)胞的增值,延緩細(xì)胞的生長(zhǎng)和貼壁,并且該毒性是呈劑量依賴型的

3、。此外,還發(fā)現(xiàn)將V79細(xì)胞暴露于低劑量對(duì)苯二酚(5μM)15小時(shí)以上后,能夠增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)高劑量對(duì)苯二酚的適應(yīng)能力。與傳統(tǒng)細(xì)胞毒性檢測(cè)技術(shù)相比,電位型傳感技術(shù)不僅具有無(wú)損傷、可實(shí)時(shí)檢測(cè)等特點(diǎn),它還極大地提高了檢測(cè)細(xì)胞毒性的靈敏度。
　　 構(gòu)建了重組抗體-scFv免疫傳感界面并采用合成類脂糖作為封閉劑,系統(tǒng)研究了該傳感界面抑制血清和細(xì)胞非特異性吸附的能力。分別選取了六種糖作為研究對(duì)象,檢測(cè)了它們對(duì)人血清和Hela細(xì)胞非特異性吸附的抑制

4、作用。研究結(jié)果顯示糖的結(jié)構(gòu)在抑制血清吸附時(shí)占據(jù)重要作用,抑制能力依次為類脂海藻糖<類脂甘露糖<類脂N-乙酰基葡萄糖<類脂葡萄糖<類脂唾液酸<類脂半乳糖,其中類脂半乳糖抑制血清吸附效果最為顯著。此外,將類脂半乳糖與BSA混合后作為封閉劑,幾乎能完全抑制血清的吸附。甚至在未稀釋的血清中仍顯示出極高的抗血清和Hela細(xì)胞非特異性吸附的能力,并且不影響待測(cè)分子的檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)與其它的封閉試劑進(jìn)行對(duì)比,類脂半乳糖與BSA混合物顯示出優(yōu)越的抗非特異

5、性吸附的能力。
　　 建立了一種將單壁碳納米管分散于高分子聚電解質(zhì)PDDA中的新方法。將帶正電的PDDA-SWCNTs復(fù)合物與帶負(fù)電的葡萄糖氧化酶通過(guò)靜電層層自組裝構(gòu)建了酶?jìng)鞲薪缑妗＝Y(jié)果證實(shí)單壁碳納米管能夠均一地分散于PDDA溶液中并且保持了極高的導(dǎo)電性。所制備的葡萄糖傳感器顯示出寬廣的線性范圍0.05-12 mM；高靈敏度63.84μA/mM cm2,低檢測(cè)限4μM和小表觀米氏常數(shù)8.46mM。
　　 人工合成多價(jià)糖受

6、體一苯硼酸聚合物(boropolymer),并將其定向固定在巰基乙胺修飾電極上構(gòu)建了糖傳感界面。將待測(cè)物糖與金納米顆粒相耦聯(lián)用于放大檢測(cè)信號(hào)。利用多價(jià)態(tài)的boropolymer與多價(jià)態(tài)的糖.金納米顆粒復(fù)合物之間的相互作用以提高檢測(cè)的靈敏度及專一性。系統(tǒng)研究了六種糖-金納米顆粒復(fù)合物與boropolymer之間的結(jié)合,結(jié)合常數(shù)大小依次為乳糖<海藻糖<葡萄糖<甘露糖<半乳糖<麥芽糖。此外還發(fā)現(xiàn)糖與boropolymer之間的結(jié)合是可逆的,使

7、用1 M的醋酸即可使boropolymer表面再生,實(shí)現(xiàn)了對(duì)糖的連續(xù)、重復(fù)性檢測(cè)。
　　 此外,還研究了天然生物材料-疏水蛋白固定生物分子用于構(gòu)建傳感界面的性能。將疏水蛋白-HGFI作為多壁碳納米管的分散劑,經(jīng)紫外光譜技術(shù)和透射電鏡證實(shí)了多壁碳納米管在0.1 mg/mL HGFI溶液中經(jīng)30 min超聲可獲得均一穩(wěn)定地分散。X-射線光電子能譜、傅里葉紅外光譜和拉曼光譜揭示了HGFI是通過(guò)疏水相互作用與多壁碳納米管之間非共價(jià)鍵結(jié)合