新型電流型生物傳感器用于檢測葡萄糖和癌胚抗原的研究.pdf

1、生物傳感器是近年來發(fā)展起來的一項融微生物、醫(yī)學(xué)、物理、化學(xué)、電子技術(shù)等多種學(xué)科相互滲透形成的分子生物學(xué)新興技術(shù)，在臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、食品和生物工程等領(lǐng)域具有重要的意義，也是電化學(xué)研究的活躍領(lǐng)域之一。 生物傳感器主要由生物識別系統(tǒng)(感受器)和換能器組成。在生物傳感器的設(shè)計與構(gòu)建過程當(dāng)中，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑸锓肿?，如酶、抗原、抗體等，固定與傳感器表面以及選擇合適的電化學(xué)活性探針材料成為影響生物傳感器性能的主要因素。本文從電化學(xué)活性

2、探針材料的選擇、探針的電化學(xué)信號放大以及生物分子的固定方法方面進行了探索和研究，制備出高選擇性的葡萄糖生物傳感器以及高靈敏度的癌胚抗原免疫傳感器，具體內(nèi)容如下： 1．選取成膜性好、機械穩(wěn)定性高的天然聚陽離子殼聚糖，采用層層自組裝的方法將葡萄糖氧化酶固定于聚普魯士藍修飾的金電極表面，制備葡萄糖生物傳感器。由于殼聚糖對生物分子具有良好親和力以及生物兼容性，因此可以有效地保持葡萄糖氧化酶分子的生物活性，同時殼聚糖的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)避免了普

3、魯士藍的滲漏。而電極表面的普魯士藍對酶與底物的反應(yīng)產(chǎn)物H2O2具有良好的催化作用，從而制得具有高靈敏度、選擇性以及良好穩(wěn)定性的葡萄糖生物傳感器。該傳感器對葡萄糖的響應(yīng)線性范圍為6.0x10-6～1.6×10-3mol/L，檢測限位3.1×10-6mol/L。由于該傳感器具有較低的工作電位(0V)，使得該傳感器具有較高的選擇性。 2．疫傳感器的檢測基礎(chǔ)是基于抗原或抗體之間的特異性結(jié)合，而這種特異性結(jié)合通常會帶來電極表面阻抗值增加以

4、及對電子傳輸?shù)姆忾]作用從而引起電化學(xué)信號的變化。通常無試劑電流型免疫傳感器正是通過檢測這種特異性結(jié)合所帶來電流信號的變化而檢測抗原抗體濃度的。實驗中通過將具有良好導(dǎo)電性能的納米聚苯胺纖維以及納米金修飾于硫堇修飾的Nafion膜表面，一方面放大了硫堇在電極表面所產(chǎn)生的氧化還原電流信號；另一方面增加了抗體的固定量，從而引起對屯子傳輸?shù)姆忾]作用增強。因此，所制得的癌胚抗原免疫傳感器的靈敏度有了顯著的增加。在優(yōu)化的實驗條件下，該傳感器對CEA具

5、有良好的響應(yīng)，其線性范圍為0.1～120ng/mL，檢測限為0.06ng/mL。 3．聚苯胺是一種具有良好電化學(xué)性質(zhì)的導(dǎo)電有機材料，但其電化學(xué)活性僅存在于酸性條件下，這一缺點極大的限制了聚苯胺在生物分析領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用。實驗中采用小分子陰離子三巰基丙磺酸對聚苯胺進行了摻雜，成功地使其電化學(xué)活性從酸性環(huán)境遷移到中性環(huán)境。實驗證明，三巰基丙磺酸摻雜的聚苯胺在近中性條件下具有良好的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性，并且能有效地促進抗壞血酸的催化氧化。