基于功能化納米材料的免疫傳感器在磷酸化蛋白生物標(biāo)志物檢測中的應(yīng)用.pdf

1、生物標(biāo)志物是生物體受到有害刺激時發(fā)生異常化的信號指標(biāo)，對生物標(biāo)志物的高靈敏檢測能夠幫助準(zhǔn)確評估有害刺激對生態(tài)環(huán)境和個體的影響，在環(huán)境監(jiān)測和疾病的早期診斷與治療方面具有重要意義。生物傳感器是檢測生物標(biāo)志物的一種有效方法，具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、簡單快速、成本低廉等優(yōu)點。近年來，生物傳感器更是趨向于自動化和微型化，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)中生物標(biāo)志物的實時在線監(jiān)測。納米材料具有獨特的電學(xué)、光學(xué)等特點，可以顯著提高生物傳感器的性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。本

2、文將功能化納米材料融入到生物傳感器的設(shè)計中，同時結(jié)合免疫技術(shù)和電化學(xué)、光學(xué)等分析方法，構(gòu)建了一系列基于納米材料的電化學(xué)/光學(xué)免疫傳感器，實現(xiàn)了對有機(jī)磷農(nóng)藥生物標(biāo)志物、有害射線暴露生物標(biāo)志物磷化蛋白、以及老年癡呆癥生物標(biāo)志物磷化蛋白的高靈敏檢測。本論文共分為六章:
　　1.介紹了生物標(biāo)志物及相關(guān)生物標(biāo)志物的檢測方法、生物傳感器的種類和影響因素、以及功能化納米材料在電化學(xué)免疫傳感器和比色/熒光免疫傳感器中的應(yīng)用，由此提出了本論文的立題

3、背景和研究內(nèi)容。
　　2.基于二氧化鈦與磷酸肽之間的親和作用，構(gòu)建了殼聚糖-石墨烯-二氧化鈦納米材料修飾的電極界面，對乙基對氧磷?；□Ｄ憠A酯酶(OP-BChE)進(jìn)行檢測。本研究利用二氧化鈦吸附OP-BChE的特異性，解決了有機(jī)磷抗體商業(yè)缺乏的難題。以金納米棒作載體，通過N-羥基琥珀酰亞胺活化的六（乙二醇）十一烷基硫醇修飾，共負(fù)載辣根過氧化物酶HRP和BChE抗體形成納米探針，對OP-BChE進(jìn)行識別，實現(xiàn)了信號的放大。在最佳條件

4、下，該傳感器對OP-BChE的線性范圍為0.005nM-10nM，并達(dá)到了0.001nM的檢出限，對檢測低濃度有機(jī)磷農(nóng)藥暴露顯示出了應(yīng)用潛力。
　　3.發(fā)展了一種基于磁性納米材料Fe3O4@TiO2的試紙條免疫傳感器，并以金納米為載體，通過修飾，共結(jié)合HRP和BChE抗體形成納米探針，實現(xiàn)了對OP-BChE的靈敏快速檢測。Fe3O4@TiO2的磁分離作用，可直接從基質(zhì)中分離富集OP-BChE。通過試紙條的免疫層析作用，可在15mi

5、n內(nèi)對OP-BChE完成檢測，縮短了分析時間，顯著提高了分析效率。該傳感器在0.05nM-10nM濃度范圍內(nèi)顯示出了良好的線性關(guān)系，達(dá)到了0.01nM的檢出限。在以人體血清為檢測對象進(jìn)行加標(biāo)回收實驗，該傳感器達(dá)到了94-104％的回收率，可直接用于實際樣品的分析。
　　4.以鉑銅介孔納米材料為標(biāo)記物，通過巰基乙酸修飾，結(jié)合BChE抗體形成納米探針，建立了一個雙免疫傳感器系統(tǒng)。傳感器A(Au chip-BChEAb)用來檢測有機(jī)磷農(nóng)

6、藥暴露后的樣品中BChE的總量，傳感器B(Au chip-ZrO2)用來特異性地檢測樣品中的OP-BChE。該方法不僅能夠適用于個體間或個體在不同狀態(tài)下BChE含量及活性不確定性的檢測，還可以準(zhǔn)確地評估有機(jī)磷農(nóng)藥在體內(nèi)的暴露程度，對農(nóng)藥中毒的早期診斷和治療具有重要的意義。
　　5.在去鐵鐵蛋白(Apoferritin)的空腔內(nèi)部合成不同金屬的磷酸鹽納米顆粒，可作為不同金屬離子電化學(xué)信號的標(biāo)記物，由此設(shè)計了一種基于可區(qū)分信號標(biāo)記物—

7、去鐵鐵蛋白包埋的磷酸鎘(ATCP)和磷酸鉛(ATLP)的免疫傳感器，對兩種有害射線暴露生物標(biāo)志物磷化蛋白p5315和p53392進(jìn)行同時檢測。以磁性納米粒子Fe3O4(MPs)分別結(jié)合相應(yīng)的捕獲抗體(p5315c-Ab和p53392c-Ab)，形成MPs-p5315c-Ab和MPs-p53392c-Ab，對磷化蛋白p5315和p53392進(jìn)行富集。以SiO2@Au為納米載體，通過對金表面修飾，共結(jié)合ATCP或ATLP與相應(yīng)的檢測抗體(p

8、5315d-Ab或p53392d-Ab)，對目標(biāo)抗原磷化蛋白p5315和p53392進(jìn)行識別和信號放大。本文所設(shè)計的傳感器有望實現(xiàn)對多目標(biāo)物的同時高靈敏分析。
　　6.設(shè)計了一種高靈敏的電化學(xué)免疫傳感器對老年癡呆癥生物標(biāo)志物磷化蛋白Tau pS396進(jìn)行高靈敏檢測。以富含羧基的石墨烯量子點為交聯(lián)劑，合成了去鐵鐵蛋白包埋的磷酸鉛ATLP納米簇，并通過酰胺鍵連接生物素Biotin;將Tau pS396檢測抗體通過酰胺鍵連接生物素Bio