新型功能納米材料在電化學生物傳感器中的研究與應用.pdf

1、基于納米材料所具有的比表面積大、催化活性高、吸附能力強、生物相容性好等諸多優(yōu)點，針對生物傳感器構(gòu)建的關鍵環(huán)節(jié)即生物傳感界面的構(gòu)建和信號標記放大策略，本研究論文引入和制備了一系列不同形貌和結(jié)構(gòu)的納米材料，包括石墨烯、納米金、石墨烯復合材料、脂質(zhì)體、類酶鐵酸鋅以及樹枝狀聚合物顆粒，并將這些納米材料用于傳感界面的構(gòu)建及作為信號標記實現(xiàn)信號放大，達到提高傳感器靈敏度、延長傳感器使用壽命等目的，以滿足臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測等應用的需要。
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2、.氧化石墨烯-金簇復合物的制備及其對半胱氨酸的催化性能研究。
　　Hummers方法制備氧化石墨烯(GO)，硼氫化鈉還原制備牛血清白蛋白保護的金簇(Au NCs)，在超聲條件下通過靜電吸附作用制備了免連接劑的氧化石墨烯和金簇的復合物，采用透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡、紫外-可見光譜及紅外光譜對其進行了表征，金簇能夠有效的裝飾于氧化石墨烯表面，電化學研究表明制備的GO-Au NCs具有很好電催化氧化半胱氨酸作用。GO-Au NCs修

3、飾電極在低的氧化電位+0.387 V對半胱氨酸在0.05～20.0μmol/L內(nèi)催化作用呈現(xiàn)良好的線性關系，檢測限位為0.02μmol/L。同時研究表明金屬離子、糖、核苷和氨基酸對此測定沒有影響。該方法具有制備簡單、快速響應、好的穩(wěn)定性和高的重現(xiàn)性。能夠無需分離直接用于尿液中還原態(tài)和總的半胱氨酸的測定。
　　2.多孔金-石墨烯復合物敏感界面脂質(zhì)體包覆辣根過氧化物酶實現(xiàn)信號放大超靈敏檢測CA153。
　　采用多孔金/石墨烯(N

4、PG/GN)復合材料作為電化學傳感器平臺和脂質(zhì)體封裝辣根過氧化物酶作為信號標記用于靈敏檢測癌抗原153(CA153)，電化學檢測主要基于封裝脂質(zhì)體內(nèi)部的辣根過氧化物酶釋放能夠催化過氧化氫氧化電子媒介體硫堇(TH)。在抗原存在下，形成HRP@liposome和TH-NPG-GN夾心結(jié)構(gòu)，隨著樣品中CA153的增多，越多的HRP@liposome被固定，越多的辣根過氧化物酶被固定在傳感器表面，產(chǎn)生更大的電流信號。在最佳條件下，免疫檢測的線性

5、范圍為2×10-5-40 U/mL，檢測限為5×10-6 U/mL。并對血清樣品中的CA153含量進行檢與商業(yè)用的電致化學發(fā)光法測定結(jié)果相一致。建立的方法具有高的靈敏度、準確度和儀器簡單，顯然該方法在臨床免疫檢測具有重要的應用前景。
　　3.基于點擊化學方法制備的磁性硅納米粒子修飾的氧化石墨烯作為類過氧化物酶制備了便攜式無酶電化學傳感器。
　　采用類酶的磁性硅納米粒子/石墨烯復合材料作為信號標記和氧化石墨烯修飾絲網(wǎng)印刷的碳電

6、極作為平臺制備了可任意處理的電化學免疫傳感器用于測定CA15-3。利用水熱法制備ZnFe2O4納米粒子，通過反向微乳液法制備硅包ZnFe2O4的磁性硅納米粒子，磁性硅納米粒子通過點擊化學反應與石墨烯進行復合，采用原子力顯微鏡、X-射線衍射和透射電子顯微鏡進行表征。制備的復合材料具有很好的類酶活性用于腫瘤標志物的檢測，CA153捕獲抗體固定在氧化石墨烯修飾的絲網(wǎng)印刷碳電極，通過夾心免疫反應對CA153進行檢測。該方法簡單、低成本、高靈敏和

7、高選擇性檢測CA153，線性范圍為10-3～200 U/mL，檢測限為2.8×10-4U/mL，該方法測定結(jié)果與商業(yè)用電致化學發(fā)光測定結(jié)果一致。
　　4.電化學傳感器同時檢測多種乳腺癌腫瘤標志物。
　　通過絲網(wǎng)印刷技術制備了一個含有三個工作電極的多路復用免疫傳感器陣列。石墨烯修飾于電極表面加速電子傳遞，在石墨烯修飾電極上原位合成金納米用于固定捕獲抗體(Ab1)，通過夾心免疫反應堿性磷酸酶標記的抗體(ALP-Ab2)固定在金簇

8、(Au NCs)-石墨烯復合物被固定在傳感器，堿性磷酸酶能夠催化底物3-吲哚酚磷酸鹽水解，產(chǎn)生中間產(chǎn)物吲哚酚還原銀離子促使銀沉積發(fā)生，同時Au NCs-GR復合物也對沉積過程有催化作用。在KCl溶液中通過陽極線性掃描伏安溶出法測定沉積銀的含量，溶出峰電流的增加與CA153，CA125和CEA的濃度對數(shù)成正比，線性范圍分別在5.0×10-3～50 U/mL，1.0×10-3～100 U/mL和4.0×10-3～200 ng/mL;檢測限分

9、別為1.5×10-3 U/mL，3.4×10-4 U/mL，1.2×10-3ng/mL;該免疫傳感器陣列能夠任意處理、簡單、快速檢測腫瘤標志的組合，無交叉干擾及脫氧處理，顯現(xiàn)出了在臨床中用于癌癥的篩查和即時檢測的價值。
　　5.樹枝狀聚合物封裝金納米粒子用于電致化學發(fā)光免疫特異性檢測蛋白質(zhì)。
　　在樹枝狀聚合物密封金納米粒子的上面通過共價固定魯米諾和前列腺特異性抗體(Ab2)作為信號分子制備高靈敏的電致化學發(fā)光免疫傳感器，捕