無線磁彈性生物傳感器制備與應(yīng)用研究.pdf

1、我們致力于無線磁傳感技術(shù)的研究，該技術(shù)基于磁致伸縮原理設(shè)計(jì)。在外加交變磁場(chǎng)中，磁性膜片受磁場(chǎng)激發(fā)產(chǎn)生磁矩，將磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并產(chǎn)生沿長(zhǎng)度方向伸縮振動(dòng)，即磁致伸縮。當(dāng)交變磁場(chǎng)頻率與磁性膜片機(jī)械振動(dòng)頻率相等時(shí)，磁片產(chǎn)生共振，具有最大振幅，此時(shí)振動(dòng)頻率為磁性膜片共振頻率。當(dāng)磁性膜片傳感器表面負(fù)載質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，其共振頻率也會(huì)隨之改變。由于磁性膜片本身是磁性的，其伸縮振動(dòng)產(chǎn)生磁通，產(chǎn)生的磁通可由檢測(cè)線圈檢測(cè)，信號(hào)經(jīng)放大后由外部?jī)x器測(cè)定。磁彈性

2、傳感器中信號(hào)的激發(fā)與傳送是通過磁場(chǎng)進(jìn)行的，傳感器與檢測(cè)儀器之間沒有任何物理連接，屬于無線無源傳感器。磁彈性傳感器的無線無源特征使其在活體、在體分析、密閉容器中的無損檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。利用上述原理，本論文研究了該傳感器的制備及在生化分析中的應(yīng)用，具體研究?jī)?nèi)容如下： (1)無線磁彈性傳感器用于酸性磷酸酯酶(ACP)的動(dòng)力學(xué)測(cè)定。在已修飾聚亞氨酯膜的傳感器表面共價(jià)鍵合一層對(duì)Ph敏感的聚合物，然后再修飾一層腺苷-5′-磷酸(

3、5′-AMP)制得檢測(cè)ACP的傳感器。ACP在催化5′-AMP的水解過程中產(chǎn)生H+，溶液Ph值變小，傳感器表面Ph敏感膜發(fā)生收縮，傳感器表面負(fù)載質(zhì)量減少，最終引起傳感器共振頻率增加。用該傳感器監(jiān)測(cè)了ACP催化底物5′-AMP水解的動(dòng)力學(xué)過程，米氏常數(shù)Km為1.64 × 10-3 mol/l，最大反應(yīng)速度Vmax為130 Hz/min。用該傳感器檢測(cè)ACP時(shí)，其線性范圍為0.2 ~ 1.2 U/ml。 (2)無線磁彈性葡萄糖生物傳

4、感器檢測(cè)尿液中葡萄糖含量。在Ph傳感器表面上修飾一層葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶復(fù)合酶制得無線磁彈性葡萄糖生物傳感器，在復(fù)合酶的共同催化下，葡萄糖被氧化生成葡萄糖酸，Ph聚合物膜收縮，從而引起傳感器共振頻率增加。采用正交表L9(34)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，直觀分析得最佳實(shí)驗(yàn)條件。傅立葉紅外掠角反射附件表征了傳感器表面酶的鍵合成膜情況。用該傳感器檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖濃度時(shí)，其線性范圍為1 ~ 15 mmol/l。在檢測(cè)體液中葡萄糖含量時(shí)，存在酸性干擾物，提

5、出用Ph傳感器排除干擾。用該傳感器檢測(cè)的尿液中葡萄糖的含量與尿糖儀檢測(cè)的結(jié)果基本吻合。 (3)無線磁彈性傳感器用于單寧與牛血清蛋白(BSA)的結(jié)合動(dòng)力學(xué)研究。在磁彈性傳感器表面修飾一層BSA，當(dāng)BSA與溶液中的單寧生成沉淀時(shí)，該沉淀能緊密地附著在傳感器表面，引起傳感器共振頻率減小，共振頻率變化幅度與單寧濃度成正比。該方法可用來檢測(cè)0.60 ~ 1.08 mmol/l的單寧，檢測(cè)限為0.60 mmol/l。實(shí)驗(yàn)研究了單寧與BSA的