基于多種信號放大策略構(gòu)建檢測疾病標志物的電化學(xué)生物傳感器研究.pdf

1、電化學(xué)生物傳感器是將電化學(xué)分析方法與生物傳感器相結(jié)合發(fā)展而來，具有靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)速度快、成本低等優(yōu)點，在生物分析、臨床檢測、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。為了改善傳感器各項分析性能，多種信號放大策略被用于電化學(xué)傳感器的構(gòu)建。其中，納米材料由于具有比表面積大、導(dǎo)電性好以及電催化活性高等優(yōu)點，為電化學(xué)生物傳感器的發(fā)展提供了新思路。本論文將多種功能化納米材料作為生物分子的固載基質(zhì)，并將電化學(xué)傳感技術(shù)與納米材料放大、酶催化放大、雜交鏈式

2、反應(yīng)放大等放大技術(shù)相結(jié)合，以凝血酶（TB）、基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP-2）為檢測對象，構(gòu)建了幾種靈敏的電化學(xué)生物傳感器。
　　1．基于納米鈀修飾的石墨烯-二硫化鉬花狀納米復(fù)合物和酶催化放大的凝血酶電化學(xué)適體傳感器研究
　　該體系在聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDDA）存在時，將二硫化鉬（MoS2）原位還原在石墨烯納米片上，制備出具有大比表面積、良好導(dǎo)電性和花狀結(jié)構(gòu)的功能化石墨烯/二硫化鉬納米復(fù)合物（PDDA-G-MoS2）；并

3、用鈀納米進行修飾，得到的復(fù)合物（PdNPs/PDDA-G-MoS2）進一步固載卟啉鐵/G-四鏈體、葡萄糖氧化酶（GOD）和氧化還原探針甲苯胺藍（Tb），構(gòu)建靈敏的夾心型TB電化學(xué)適體傳感器。通過GOD有效催化葡萄糖的氧化，同時將溶解氧還原為H2O2；H2O2又被具有仿過氧化物模擬酶活性的PdNPs和卟啉鐵/G-四鏈體催化分解，而實現(xiàn)電化學(xué)信號的逐級放大，提高傳感器的靈敏度。適體傳感器的線性范圍為0.1pmol·L-1～40nmol·L-

4、1，檢測下限為0.062pmol·L-1。
　　2．基于卟啉鐵/G-四鏈體作為信號標簽和仿雙酶活性的金包四氧化三鐵作為納米載體構(gòu)建的凝血酶電化學(xué)適體傳感器
　　該體系以具有仿雙酶性質(zhì)的金包四氧化三鐵（Fe3O4-Au）作為納米載體，卟啉鐵/G-四鏈體作為信號標簽，卟啉鐵/G-四鏈體和Fe3O4-Au作為模擬酶催化放大響應(yīng)信號為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個無酶的電化學(xué)適體傳感器用于檢測TB。其中，F(xiàn)e3O4-Au復(fù)合納米材料不僅具有大的比表

5、面積和良好的生物相容性能夠固載大量的具有電化學(xué)活性的卟啉鐵/G-四鏈體，它還具有優(yōu)越的仿葡萄糖氧化酶和仿過氧化物模擬酶的仿雙酶特性?；诜缕咸烟茄趸傅幕钚?，F(xiàn)e3O4-Au復(fù)合納米材料表面的金納米顆粒（AuNPs）能夠有效催化葡萄糖的氧化，并將溶解氧轉(zhuǎn)化為 H2O2。接著，同時具有仿過氧化物模擬酶活性的Fe3O4-Au復(fù)合納米材料的Fe3O4核和卟啉鐵/G-四鏈體能夠共同催化 H2O2的分解，從而促進卟啉鐵的電子傳遞，實現(xiàn)響應(yīng)信號的逐

6、級催化放大，進而提高傳感器的靈敏度。所構(gòu)建的電化學(xué)適體傳感器的線性范圍為0.1pmol·L-1～20nmol·L-1，檢測下限為0.013pmol·L-1。
　　3．基于目標物誘導(dǎo)多肽剪切的信號‘on-off’型的多肽傳感器用于基質(zhì)金屬蛋白酶-2檢測
　　本研究基于目標物誘導(dǎo)多肽剪切以及納米材料和雜交鏈式反應(yīng)(HCR)放大，構(gòu)建信號‘on-off’型的檢測 MMP-2的電化學(xué)多肽傳感器。制備的單鏈DNA-多孔鉑納米-多肽生物

7、偶合物（S1-pPtNPs-P1）用作納米探針。其中生物素標記的多肽（P1）包含有目標物MMP-2的剪切位點，為構(gòu)建‘on-off’型的電化學(xué)傳感平臺提供了可能。通過生物素與親和素的特異性結(jié)合將S1-pPtNPs-P1固定在電極表面。引發(fā)HCR后，將電活性物質(zhì)硫堇（Thi）嵌入雙鏈DNA中。pPtNPs有效地催化H2O2的分解，能夠大大增強Thi的電化學(xué)信號，此時為信號‘on’狀態(tài)。目標物MMP-2存在時，多肽在特定位點被剪切，pPtN