基于Nafion為基體的復(fù)合膜構(gòu)建的電化學(xué)免疫傳感器和電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器的研究.pdf

1、復(fù)合膜由于其高通量、選擇性好、易于處理、可制成超薄膜、在干燥和濕潤的環(huán)境中都可以保持較強的機械強度等優(yōu)點,近年來在生物傳感器的構(gòu)造中得到了很大的應(yīng)用。陽離子交換膜Nation成膜性好,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性及生物相容性,且能抗干擾、抗毒化,它可以通過陽離子交換作用將很多陽離子吸附在膜表面而形成功能化的復(fù)合膜。
　　 電化學(xué)免疫傳感器是一種將電化學(xué)分析方法與免疫技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的檢測腫瘤標(biāo)志物的敏感器件,具有操作簡便、檢測快速、

2、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點。而且,電化學(xué)免疫傳感器用于實體監(jiān)測時還可以排除顏色和濁度的干擾。電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器是電致化學(xué)發(fā)光分析方法和適體一目標(biāo)物特異性識別技術(shù)緊密結(jié)合而發(fā)展起來的生物傳感器。它兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)點,比如靈敏度高、檢出限低、重現(xiàn)性和選擇性好。因此,利用Nation為基體的復(fù)合膜,研制高靈敏、快速、有效的免疫和適體傳感器有著重要的理論意義和潛在的應(yīng)用價值。
　　 本論文主要從以下幾個方面開展研究工作:
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3、、基于納米金/L-半胱氨酸/Nation膜修飾的電流型癌胚抗原免疫傳感器的研究
　　 通過陽離子交換作用,將質(zhì)子化的半胱氨酸(Cys)吸附在Nation膜中,制得Nation-Cys復(fù)合膜。與單一的Nation膜相比,該復(fù)合膜更穩(wěn)定、更致密、生物相容性更好、更有利于膜表面的物質(zhì)和電子傳輸。然后,納米金通過其與Nation-Cys復(fù)合膜表面的巰基(-SH)形成Au-S鍵而被固載于電極表面,形成納米金層。接著,通過納米金吸附癌胚抗體

4、而制得免疫傳感器。實驗結(jié)果表明:以鐵氰化鉀為氧化還原探針,該傳感器對癌胚抗原具有良好的電流響應(yīng)。線性范圍為0.01～100ng/mL,檢出限為3.3pg/mL(S/N=3)。另外,本實驗中還采用原子力顯微鏡(AFM)研究了不同修飾過程的電極表面形態(tài),通過循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗法考察了電極的電化學(xué)特性。結(jié)果顯示:該傳感器制備簡單、靈敏度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長。因此,該方法可應(yīng)用于癌胚抗原的分析檢測。
　　 2、基于捕獲二茂鐵標(biāo)記

5、的分子信標(biāo)導(dǎo)致電致化學(xué)發(fā)光猝滅的凝血酶適體傳感器的研究
　　 本研究工作中,通過捕獲已與目標(biāo)物結(jié)合的一端標(biāo)記有二茂鐵(Fc)的分子信標(biāo)猝滅電致化學(xué)發(fā)光(ECL),進而通過ECL信號變化實現(xiàn)蛋白質(zhì)的超靈敏檢測。我們的檢測器件包含兩個部分:(1)固態(tài)ECL響應(yīng)平臺;(2)ECL“開關(guān)”。固態(tài)ECL響應(yīng)平臺是通過在電極表面修飾納米鉑和三聯(lián)吡啶釕(Ru(bpy)32+)的復(fù)合物(Ru-PtNPs),再固載捕獲DNA(CaDNA)而構(gòu)建的

6、。分子信標(biāo)起著ECL“開關(guān)”的作用。當(dāng)樣品中有凝血酶(TB)存在時,發(fā)夾結(jié)構(gòu)的分子信標(biāo)與TB結(jié)合,釋放出一端的DNA單鏈。該單鏈進而以與電極表面的CaDNA雜交而將分子信標(biāo)捕獲到電極表面,同時標(biāo)記在分子信標(biāo)上的Fc迅速猝滅Ru(bpy)32+的ECL信號。當(dāng)樣品中不存在TB時,分子信標(biāo)依舊保持發(fā)夾結(jié)構(gòu)而不能通過雜交作用而被捕獲到電極表面。由上可推知:ECL信號的變化問接地反應(yīng)了樣品中TB的濃度。實驗結(jié)果表明:我們設(shè)計的傳感器可以直接在溶

7、液中檢測TB,且靈敏度高,檢出限達到了1.7pmol/L。因此,該方法是直接在溶液中超靈敏檢測TB的有效策略。
　　 3、原位生成抗壞血酸與三聯(lián)吡啶釕共反應(yīng)的電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器
　　 本研究工作中,我們構(gòu)建了基于原位生成的抗壞血酸(H2A)與三聯(lián)吡啶釕(R-u(bpy)32+)共反應(yīng)電致化學(xué)發(fā)光而構(gòu)建了適體傳感器,用于檢測凝血酶。首先,納米鉑和三聯(lián)毗啶釕(Ru(bpy)32+)的復(fù)合物(Ru-PtNPs)被吸附到Na

8、tion修飾的玻碳電極表面,然后依次固載親和素標(biāo)記的堿性磷酸酶(SA-ALP)和生物素標(biāo)記的適體鏈(Bio-TBA)而構(gòu)建凝血酶適體傳感器。在我們的設(shè)計中,在Ru4(bpy)32+-Nation體系中加入鉑納米粒子(PtNps)可以阻礙Ru(bpy)32+遷移到Nation膜中的電化學(xué)惰性疏水區(qū)域,同時可以促進Ruq(bpy)32+在電極表面的電子傳遞。另外,固載在電極上的ALP可以催化底物抗壞血酸酯(AA-p)水解而原位生成H2A,接