基于二維納米材料構(gòu)建電化學(xué)傳感器的研究及應(yīng)用.pdf

1、目前，癌癥已經(jīng)成為危害人類健康的最主要疾病之。以現(xiàn)有的科技水平來(lái)看，早期診斷仍然是有效治療癌癥的重要手段。在癌癥的早期診斷中，腫瘤標(biāo)志物是重要的媒介而且已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室還是在臨床分析各種化學(xué)和生物分子方面，生物傳感器都發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。目前發(fā)展各種功能化納米材料為提高生物傳感器的性能提供了一種新的研究思路。尤其是二維納米材料基生物傳感器，它們獨(dú)特的電子、光學(xué)及化學(xué)性質(zhì)，引起了人們研究的興趣。本文旨在利用二維

2、納米材料及其復(fù)合物的優(yōu)異性能構(gòu)建生物傳感器，用于腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.制備了穩(wěn)定均勻的Au@Ag NPs，使其同時(shí)具有Au NPs的穩(wěn)定性和Ag NPs的優(yōu)異的催化性能。構(gòu)建了基于Au@Ag NPs與HRP共同標(biāo)記第二抗體的夾心型電化學(xué)免疫傳感器。Au@Ag NPs可以提高HRP的催化效率，且本身可以作為類酶放大過(guò)氧化氫和對(duì)苯二酚的電化學(xué)信號(hào)。殼聚糖功能化的氮摻雜石墨烯(CS-NG)具有大的比表面積

3、和優(yōu)良的導(dǎo)電性，作為傳感平臺(tái)可以負(fù)載大量第一抗體(Ab1)。通過(guò)檢測(cè)PBS溶液中過(guò)氧化氫和對(duì)苯二酚的電化學(xué)信號(hào)變化實(shí)現(xiàn)癌胚抗原(CEA)的檢測(cè)。在最優(yōu)條件下，CEA的檢測(cè)范圍為0.0001～100 ng mL-1，檢出限為0.05 pg mL-1。另外，該免疫傳感器具有特異性、重現(xiàn)性高、穩(wěn)定性強(qiáng)等其它必須的分析性能。
　　2.類石墨氮化碳(g-C3N4)與層狀MoS2通過(guò)混合煅燒的方法復(fù)合，并作為高效的發(fā)光材料構(gòu)建電致發(fā)光(ECL

4、)免疫傳感器。與g-C3N4相比，制備的g-C3N4/MoS2具有更強(qiáng)更穩(wěn)定的ECL活性。原因是MoS2的引入，可以促進(jìn)g-C3N4電子傳遞、提高電子-空穴的分離效率，克服g-C3N4易鈍化的缺點(diǎn)?；趃-C3N4/MoS2的ECL免疫傳感器對(duì)甲胎蛋白(AFP)具有高的靈敏度，其檢測(cè)范圍為0.001～50 ng mL-1，檢出限為0.33 pg mL-1。因此，該免疫傳感器在腫瘤診斷方面具有較好的應(yīng)用前景。
　　3.制備了基于Cd

5、S-MoS2納米復(fù)合物和雙共反應(yīng)劑的免標(biāo)記的ECL免疫傳感器，用于檢測(cè)原降鈣素(PCT)。通過(guò)一鍋煮的水熱法制備片狀CdS-MoS2納米復(fù)合物，并在ECL免疫傳感器中作發(fā)光材料。由于大的比表面積和降低的帶隙，CdS-MoS2納米復(fù)合物對(duì)S2O82-顯示出好的電催化還原性，進(jìn)而產(chǎn)生大量的SO4·-。另外，H2O2的引入可以誘導(dǎo)S2O82-分解為SO4·-。CdS-MoS2納米復(fù)合物和雙共反應(yīng)劑的協(xié)同效應(yīng)可以提高免疫傳感器的靈敏度。在最優(yōu)條

6、件下，該分析方法對(duì)PCT具有較高的靈敏度，檢測(cè)范圍為0.0001～10 ng mL-1，檢出限為33 fg mL-1。另外，該免疫傳感器具有高的特異性、好的重現(xiàn)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。
　　4.制備了基于MoS2/Au復(fù)合材料的免標(biāo)記型電化學(xué)免疫傳感器。傳感器以MoS2/Au復(fù)合材料為基底材料，H2O2為電化學(xué)探針，通過(guò)抗原-抗體免疫反應(yīng)前后電流的變化檢測(cè)甲胎蛋白(AFP)。AuNPs的優(yōu)異的導(dǎo)電性和生物相容性，及MoS2對(duì)H2O2優(yōu)異

7、的催化性能等優(yōu)點(diǎn)，能夠顯著提高免疫傳感器的穩(wěn)定性和靈敏度。在最優(yōu)條件下，該分析方法對(duì)AFP具有較高的靈敏度，檢測(cè)范圍為0.005～50 ng mL-1，檢出限為2.5 pg mL-1。
　　5.經(jīng)電還原法處理，MoS2導(dǎo)電性得到極大的增強(qiáng)。沉積一層金屬納米花(AuNFs)，可進(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)電性和生物相容性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制備的AuNFs/rMoS2/GCE可以促進(jìn)鐵氰化鉀和二茂鐵的電子傳遞?；趓MoS2/AuNFs和外切酶循環(huán)放大