基于多種納米生物放大技術(shù)構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器研究.pdf

1、在過去幾十年中，電化學(xué)生物傳感器通過將電化學(xué)分析技術(shù)與生物傳感器相融合，具有操作簡便、儀器小型化、響應(yīng)迅速、靈敏度高、選擇性好、成本低廉等諸多優(yōu)點，已在各個領(lǐng)域受到了研究者們的廣泛關(guān)注。而近年來隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，各種不同形貌的納米材料均表現(xiàn)出優(yōu)良物理化學(xué)性能，如高的化學(xué)穩(wěn)定性，大的比表面積、良好的生物相容性及高效的催化活性等，為構(gòu)建具有優(yōu)良分析性能的電化學(xué)生物傳感器提供了可能。本文旨在將多種功能化的納米復(fù)合材料作為信號放大物，并以

2、凝血酶（TB）、癌胚抗原（CEA）及鉛離子（Pb2+）作為檢測對象，構(gòu)建了高靈敏電化學(xué)生物傳感器。
　　1.樹枝狀鉑@金納米線作為納米載體及信號放大物構(gòu)建的用于癌胚抗原檢測的高靈敏電化學(xué)適體傳感器
　　癌胚抗原（CEA）的高靈敏檢測對腫瘤的臨床診斷及治療有著非常重要的意義。本研究中，我們基于樹枝狀鉑@金納米線（Pt@AuNWs）作為納米載體及催化劑，構(gòu)建了一種高靈敏、高特異性的CEA適體傳感器。由于具有由于具有大的比表面積、

3、良好的導(dǎo)電性、優(yōu)越的電催化活性及高的穩(wěn)定性，樹枝狀Pt@AuNWs首先作為納米載體來固載大量的巰基 CEA適體鏈2（CEAapt2）及電活性物質(zhì)甲苯胺藍（Tb），從而形成Pt@AuNWs-CEAapt2-Tb納米復(fù)合物。當(dāng)CEA存在時，所制備的復(fù)合物通過“夾心法”固載在電極表面。由于樹枝狀Pt@AuNWs對加入測試底液的H2O2具有優(yōu)越的擬過氧化物酶活性，導(dǎo)致電化學(xué)信號產(chǎn)生并且進一步增強，從而提高了傳感器的靈敏度。在最優(yōu)實驗條件下，所構(gòu)

4、建適體傳感器對CEA的檢測范圍為0.001 ng mL-1-80 ng mL-1，檢出限為0.31 pg mL-1。并且，該適體傳感器表現(xiàn)出良好的選擇性、穩(wěn)定性及重現(xiàn)性，在臨床診斷中具有潛在的應(yīng)用價值。
　　2.基于卟啉鐵/G四鏈體、鉑納米顆粒及花狀二氧化錳納米球功能化的多壁碳納米管的協(xié)同催化構(gòu)建的高靈敏電化學(xué)適體傳感器
　　本研究基于卟啉鐵/G四鏈體、鉑納米顆粒（PtNPs）及花狀二氧化錳納米球（fMnO2 NSs）功能化

5、的多壁碳納米管（MWCNTs）作為信號放大物構(gòu)建了一種高靈敏的凝血酶電化學(xué)適體傳感器。首先，具有擬過氧化物模擬酶活性的fMnO2 NSs固載在MWCNTs表面從而形成MWCNTs-fMnO2復(fù)合物。所得納米復(fù)合物具有大的比表面積，優(yōu)良的催化活性及高的化學(xué)穩(wěn)定性。接著，MWCNTs-fMnO2又進一步作為納米載體來固載大量PtNPs、卟啉鐵/G四鏈體及電活性物質(zhì)甲苯胺藍（Tb），從而形成第二適體復(fù)合物（卟啉鐵/G四鏈體修飾的 MWCNTs

6、-fMnO2-PtNPs-Tb）。當(dāng)目標(biāo)物凝血酶（TB）存在時，第二適體復(fù)合物可通過夾心法固載在電極表面。且通過fMnO2 NSs、PtNPs和卟啉鐵/G四鏈體對H2O2還原的協(xié)同催化，使傳感器的靈敏度得到顯著增大。該適體傳感器具有寬的線性范圍（0.1 pmol L-1-30 nmol L-1）和低的檢測限（0.040 pmol L-1），為構(gòu)建無酶型傳感器提供了潛在的有效方法。
　　3.基于花狀二氧化錳納米球、空心金鈀修飾的卟啉

7、鐵-石墨烯納米片及特異性DNAzyme構(gòu)建的高靈敏電化學(xué)傳感器用于鉛離子的檢測
　　本研究基于花狀二氧化錳納米球（fMnO2 NSs）及空心金鈀（hAuPd）修飾的卟啉鐵@還原氧化石墨烯（hemin@rGO）作為電活性探針及催化劑，并結(jié)合金屬離子特異性的DNAzyme，構(gòu)建了一種高靈敏電化學(xué)傳感器用于金屬離子檢測（Pb2+為例）。所構(gòu)建的信號放大策略主要基于以下兩方面。首先，設(shè)計的信號探針不僅具有卟啉鐵、fMnO2 NSs及 hA

8、uPd的高穩(wěn)定性和優(yōu)越的催化活性，同時表現(xiàn)出卟啉鐵的固有的氧化還原活性，從而促使電子轉(zhuǎn)移，提高響應(yīng)信號。其次，當(dāng)目標(biāo)物Pb2+引入時，固載在電極表面的Pb2+特異性DNAzyme被識別并剪切。剩余部分（其互補序列為單鏈 DNA S3）通過雜交反應(yīng)將 S3-hAuPd-fMnO2-hemin@rGO納米復(fù)合物捕獲在電極表面。因此，由于fMnO2，hAuPd和卟啉鐵對H2O2還原產(chǎn)生了協(xié)同催化，從而顯著提高了傳感器的分析性能。該傳感器具有寬