基于氧化石墨烯的SPRi串聯(lián)免疫信號放大新策略.pdf

1、表面等離子體共振成像（surface plasmon resonance imaging，SPRi）是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型的光學(xué)檢測技術(shù)，在生物大分子相互作用和免疫檢測研究方面有著廣泛的應(yīng)用。與其它檢測技術(shù)相比，SPRi具有無需標(biāo)記、實時在線和高檢測通量等突出優(yōu)點(diǎn)。然而在生物分析中，與基于標(biāo)記的技術(shù)如熒光標(biāo)記法相比，SPRi的檢測靈敏度要低3個數(shù)量級以上。這是目前SPRi的一個主要的不足，限制了它在不同領(lǐng)域的實際應(yīng)用。為了解決這

2、一問題，許多研究者致力于發(fā)展各種信號放大方法來提高SPRi的檢測靈敏度，如表面引發(fā)聚合法、酶催化沉積法以及生物偶合納米材料法等。雖然這些信號放大方法在一定程度上提高了SPRi免疫檢測的靈敏度，但是在實際應(yīng)用中這些方法存在信號放大的定量關(guān)系不好、信號放大易產(chǎn)生假陽性信號等缺點(diǎn)，難以實現(xiàn)在寬濃度范圍內(nèi)靈敏檢測目標(biāo)物并保持良好的檢測特異性。本碩士論文針對這一現(xiàn)狀，發(fā)展了一類連續(xù)信號放大方法，通過對信號放大物質(zhì)的功能化和SPRi傳感界面的設(shè)計，

3、保證了免疫檢測和隨后信號放大的特異性，避免了假陽性信號的產(chǎn)生。同時該信號放大方法還具有良好的定量關(guān)系，滿足了在大的濃度范圍內(nèi)準(zhǔn)確定量目標(biāo)物的要求。作為一種新型的單層碳材料，氧化石墨烯（graphene oxide，GO）具有很多優(yōu)良的性質(zhì)。與其他的碳材料相比，GO易于制備，能穩(wěn)定分散于水中，比表面積大，而且攜帶大量的含氧官能團(tuán)如羥基、羧基和環(huán)氧基等，易于進(jìn)行各種生物偶聯(lián)或化學(xué)修飾。本論文將GO作為增強(qiáng)SPRi響應(yīng)信號的載體和放大材料，通

4、過催化沉積金屬銀或金，實現(xiàn)SPRi信號的連續(xù)放大，實現(xiàn)了靈敏、特異檢測人血清中的癌癥標(biāo)記物。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于氧化石墨烯的催化銀沉積的特性，發(fā)展了SPRi串聯(lián)信號放大方法，并實現(xiàn)了在血清中靈敏的免疫檢測。利用GO對金屬銀的沉積具有催化作用的特點(diǎn)，發(fā)展了一種連續(xù)的SPRi信號放大方法。通過親和作用，將GO與抗體偶聯(lián)得到GO-蛋白質(zhì)復(fù)合物。該復(fù)合物與芯片上被捕獲的目標(biāo)物（甲胎蛋白，AFP）相互作用形成三明治免疫結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)

5、了SPRi第一次信號放大。隨后被結(jié)合到芯片表面的GO特異性的催化銀離子的還原沉積，產(chǎn)生銀納米粒子，形成第二次SPRi信號放大。通過這一設(shè)計，實現(xiàn)了在寬的濃度范圍內(nèi)，高靈敏度和高特異性的檢測腫瘤標(biāo)記物。只采用GO生物偶聯(lián)物做信號放大劑時，對人血清中的AFP的檢測限可達(dá)到5.0 ngmL-1。進(jìn)一步的銀催化沉積產(chǎn)生的信號放大，可使檢測限達(dá)到100 pg mL-1。采用連續(xù)的信號放大法，可使動態(tài)檢測范圍在100 pg mL-1～μg mL-1

6、的濃度范圍之內(nèi)。⑵基于聚多巴胺功能化的氧化石墨烯的SPRi雙重信號放大。合成了聚多巴胺（polydopamine，PDA）功能化的氧化石墨烯(PDA-rGO)納米片，作為連續(xù)的信號放大材料，并將其應(yīng)用在人血清中SPRi的免疫檢測。在含有GO的弱堿性溶液中，多巴胺在GO表面自發(fā)聚合，生成PDA-rGO納米片。通過蛋白質(zhì)與聚多巴胺之間的自發(fā)反應(yīng)，進(jìn)一步制備了抗體與PDA-rGO的偶聯(lián)物。在免疫檢測中，抗體偶聯(lián)的PDA-rGO通過親和作用結(jié)合