基于微間距叉指電極陣列技術(shù)的電化學(xué)生物免疫傳感器的研究.pdf

1、生物傳感器是一種以生物活性單元為敏感元件,結(jié)合化學(xué)、物理轉(zhuǎn)換元件,對(duì)被分析物具有高度選擇性的裝置,它具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)便、成本低、可進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。本文在介紹生物傳感器發(fā)展現(xiàn)狀、組成及工作原理的基礎(chǔ)上,對(duì)生物傳感器在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境檢測(cè)、食品工程及軍事等領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)行了綜述,并探討了生物傳感器的發(fā)展前景。本文制備了微間距叉指陣列電極,并將其用于生物免疫傳感器的構(gòu)建。其免疫傳感器不僅在科研實(shí)驗(yàn),還是在生產(chǎn)實(shí)

2、踐中都具有很好的應(yīng)用前景。主要內(nèi)容如下:
　　 (1)采用紫外光刻法(UV-LIGA)制備了微間距叉指陣列電極。近年來,微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS,Micro Electro Mechanical System)研究及其應(yīng)用的快速發(fā)展,推動(dòng)了微細(xì)加工技術(shù)的不斷改進(jìn)和提高。UV-LIGA技術(shù)作為L(zhǎng)IGA技術(shù)的一種派生技術(shù),由于其光刻工藝中采用傳統(tǒng)的紫外光源,與使用X射線的LIGA技術(shù)相比,盡管其制成的微結(jié)構(gòu)質(zhì)量和高寬比不及,但具有工藝簡(jiǎn)

3、單,成本低廉的優(yōu)勢(shì),因此受到廣泛的關(guān)注和研究。運(yùn)用其制作的微間距叉指陣列電極能夠達(dá)到5μm的叉指間距,5μm的叉指線寬,3mm的叉指長(zhǎng)度和100nm的鍍金厚度。
　　 (2)建立了一種以微間距叉指陣列電極為基礎(chǔ)電極,結(jié)合酶的生物催化銀沉積反應(yīng)來放大分析信號(hào)的高靈敏檢測(cè)人免疫球蛋白G(hIgG)的電化學(xué)免疫傳感器。該傳感器可采用傳統(tǒng)的夾心酶聯(lián)免疫反應(yīng)模式來完成免疫反應(yīng):羊抗人IgG抗體作為捕獲抗體通過和微間距叉指電極表面的硅烷化層

4、發(fā)生共價(jià)交聯(lián)被固定到微間距里面。當(dāng)有目標(biāo)分析物hIgG和堿性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)標(biāo)記IgG多克隆抗體存在的情況下,在電極表面和捕獲抗體一起通過特異性免疫反應(yīng)形成一個(gè)捕獲IgG抗體/目標(biāo)分析物hIgG/檢測(cè)IgG抗體-ALP的夾心復(fù)合物。而吸附到電極表面的ALP能夠催化其底物抗壞血酸磷酸酯(AAP)水解并生成相應(yīng)的還原劑抗壞血酸(AA),AA能使銀增強(qiáng)溶液中的銀離子還原成銀單質(zhì)并沉積到微間距叉指電極表

5、面,導(dǎo)致微間距叉指電極陣列上相鄰兩個(gè)金手指導(dǎo)通,從而增加微間距叉指電極的電導(dǎo)率。而根據(jù)歐姆定律,通過微間距叉指電極的電流和施加到微間距叉指電極上的電壓成線性關(guān)系,且其斜率就代表電導(dǎo)率。因此,根據(jù)用線性掃描方法得到的伏安曲線就能很快計(jì)算出微間距叉指電極的電導(dǎo)率并用于IgG的定量分析。當(dāng)IgG濃度在1.0fgmL-1～100 ng mL-1范圍內(nèi)變化時(shí),檢測(cè)到的導(dǎo)電率與IgG濃度成線性關(guān)系。
　　 (3)建立了一種用于檢測(cè)汞離子的新

6、型高靈敏,高選擇性電化學(xué)傳感器。這種方法利用了鄰近的聚T的寡核苷酸鏈能與汞離子發(fā)生配位作用。末端標(biāo)記了巰基的修飾了二茂鐵多聚T寡核苷酸鏈通過自組裝過程固定到金電極表面。當(dāng)汞離子存在時(shí),一對(duì)鄰近的多聚T寡核苷酸鏈能夠共同與汞離子發(fā)生配位作用,這樣就觸發(fā)了多聚T寡核苷酸鏈的構(gòu)象變換,使得多聚T寡核苷酸鏈從原來的柔性單鏈結(jié)構(gòu)變成相對(duì)剛性的雙鏈復(fù)合物,從而使二茂鐵遠(yuǎn)離電極表面,導(dǎo)致氧化還原電流顯著減小。傳感器的響應(yīng)特征通過毛細(xì)管電泳和電化學(xué)測(cè)量