基于金屬納米編碼探針的多目標(biāo)物檢測(cè)生物傳感器研究.pdf

1、本論文制備了一系列的金屬編碼探針，在此基礎(chǔ)上結(jié)合電化學(xué)溶出技術(shù)，開發(fā)了多種低成本、簡單、快速、高靈敏、高特異性的多元電化學(xué)分析方法；實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種目標(biāo)物的同時(shí)高靈敏檢測(cè)。多元電化學(xué)分析方法是在單元檢測(cè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的分析方法，本文根據(jù)不同金屬的溶出峰電位不同，來區(qū)別定義不同目標(biāo)物，對(duì)應(yīng)溶出峰電流的大小來定量目標(biāo)物的濃度，達(dá)到單次操作同時(shí)測(cè)定多種目標(biāo)物的目的。而本論文是將多聚螯合物PowerVisionTM和納米材料運(yùn)用于生物傳感

2、器的研制，結(jié)合生物分子的特異性、層層組裝技術(shù)和電化學(xué)分析技術(shù)，制備出了能夠識(shí)別特定目標(biāo)物的多元電化學(xué)生物傳感器，并對(duì)其性能和原理進(jìn)行了研究和探索。
　　本論文主要從以下幾個(gè)方面開展研究工作：
　　1、基于量子點(diǎn)-PowerVisionTM聚合物編碼的電化學(xué)信號(hào)標(biāo)簽同時(shí)測(cè)定艾滋病和結(jié)核病致病基因
　　本章開發(fā)了一種基于量子點(diǎn)編碼PowerVisionTM聚合物編碼探針的夾心型電化學(xué)傳感器，用于同時(shí)檢測(cè)血清中的艾滋?。℉I

3、V）和結(jié)核?。═B）的致病基因。首先利用金納米粒子共固定信號(hào)DNA（分別與HIV和TB致病基因在互補(bǔ)核苷酸片段，分別稱為s-HIV和s-TB，）和量子點(diǎn)編碼（CdS和PbS）的PowerVisionTM聚合物作為信號(hào)標(biāo)簽。PowerVisionTM（PV)是一種樹枝狀的酶鏈聚合物，能夠負(fù)載不同種類量子點(diǎn)，分別代表不同基因種類，PV同時(shí)可進(jìn)行電化學(xué)信號(hào)放大，提高檢測(cè)的靈敏度。然后采用Fe3O4@Au金磁微粒結(jié)合巰基化雙鏈DNA（c-HIV

4、和c-TB，與目標(biāo)物DNA的5’端部分互補(bǔ)）作為捕獲探針。經(jīng)過一個(gè)夾心雜交反應(yīng)后，目標(biāo)物基因與信號(hào)標(biāo)簽被同時(shí)捕獲到Fe3O4@Au金磁微粒的表面。經(jīng)過磁性分離后，即得到含有被測(cè)基因的磁性復(fù)合探針。
　　酸溶解磁性探針上的編碼量子點(diǎn)。通過電化學(xué)溶出伏安法同時(shí)檢測(cè)Cd2+和Pb2+的信號(hào)，可分別對(duì)應(yīng)兩種疾病致病基因含量。由于信號(hào)標(biāo)簽PowerVisionTM聚合物具有很多的HRP酶，能夠負(fù)載大量的量子點(diǎn)，每個(gè)量子點(diǎn)中又含有大量Cd2+

5、和Pb2+離子，故而上述金屬離子的溶出伏安信號(hào)得到多重放大。因此，該方法得到對(duì)目標(biāo)基因片段的最低檢測(cè)限為0.2fM，檢測(cè)范圍為0.5fM–500pM。此外，該方法還通過與目標(biāo)DNA有一個(gè)和四個(gè)堿基錯(cuò)配的DNA進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)不產(chǎn)生交叉響應(yīng)，表明該傳感器具有很好的選擇性，被成功的用于血清中兩種目標(biāo)物基因檢測(cè)，回收率在90％以上。通過改變偶聯(lián)探針中不同DNA探針的種類，該方法有望用于檢測(cè)更多種的疾病基因片段，具有顯著應(yīng)用價(jià)值。
　　2

6、、多種金屬離子編碼的納米球刷子信號(hào)標(biāo)簽構(gòu)建的信號(hào)增強(qiáng)型電化學(xué)適體傳感器用于氯霉素和多氯聯(lián)苯的同時(shí)檢測(cè)
　　本章構(gòu)建了一個(gè)基于多種金屬離子編碼納米球刷子的信號(hào)探針的信號(hào)增強(qiáng)型適體傳感器，用于同時(shí)檢測(cè)氯霉素（CAP）和多氯聯(lián)苯-72(PCB72)。首先通過金硫鍵使CAP和PCB72的適配體同時(shí)修飾在Fe3O4@Au金磁微粒上得到捕獲探針。然后利用金屬離子編碼的多支化的聚乙烯亞胺組裝的納米球刷子結(jié)合于適配體互補(bǔ)的單鏈DNA(s-DNA-

7、MSPEIs)作為信號(hào)探針。經(jīng)過一個(gè)雜交反應(yīng)，信號(hào)探針被捕獲得到復(fù)合探針。當(dāng)目標(biāo)物CAP和PCB72存在時(shí)，目標(biāo)物將與適配體反應(yīng)，從而使雙鏈解旋信號(hào)探針被釋放。磁性分離后，不需要酸溶解通過電化學(xué)溶出伏安法對(duì)上清液進(jìn)行檢測(cè)，可以同時(shí)得到Cd2+和Pb2+的信號(hào)分別對(duì)應(yīng)兩種目標(biāo)物的含量。在最優(yōu)條件下得到了0.3pg mL-1的檢測(cè)限，線性范圍為0.001到100ng mL-1。而且通過改變對(duì)應(yīng)的適配體和金屬離子，該傳感器可以用于其它目標(biāo)物的

8、檢測(cè)，這就使該方法有望運(yùn)用于食品安全中痕量污染物的檢測(cè)。
　　3、磁性中空多孔納米球和Exo I酶雙重放大的電化學(xué)適體傳感器用于多組分抗生素的同時(shí)檢測(cè)
　　為了提高適體傳感器的檢測(cè)通量，本章建立了一個(gè)基于磁性中空多孔納米球和Exo I酶輔助目標(biāo)物循環(huán)以提高靈敏度的多重電化學(xué)適配器，用于同時(shí)檢測(cè)兩種抗生素，以氯霉素（CAP）和土霉素(OTC)為例。Exo I酶輔助目標(biāo)物進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，磁性中空多孔納米粒子可以編碼更多金屬離子，從

9、而產(chǎn)生更大的信號(hào)?；谀繕?biāo)物對(duì)適配體的特異性識(shí)別，Exo I酶選擇性的吃掉與目標(biāo)物結(jié)合的適配體，然后目標(biāo)物又可以與新的適配體結(jié)合，從而得到更多的單鏈DNA，以獲得進(jìn)一步的信號(hào)放大。磁性中空多孔納米球則作為載體用于負(fù)載更多的金屬離子得到更大的信號(hào)。兩者結(jié)合信號(hào)比實(shí)心二氧化硅的大12倍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，同時(shí)測(cè)定CAP和OTC的線性范圍為0.0005-50ng mL-1，檢測(cè)限分別為0.15和0.10ng mL-1(S/N=3)。且該方法成功的