壓電藥物體聲波傳感器及納米結(jié)構(gòu)生物傳感器的研制和應用.pdf

1、壓電石英晶體體聲波傳感器具有響應廣譜、靈敏度高,結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)數(shù)字化等獨特優(yōu)點,其應用己涉及到分析化學、藥物科學、生物化學、分子生物學、環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域。本論文將壓電傳感技術(shù)用于藥物檢測和生物分析化學,并結(jié)合前沿的納米技術(shù),研究了小分子藥物、氨基酸與蛋白質(zhì)在固液界面上的物理化學過程;構(gòu)建了納米碳管/導電聚合物/酶生物傳感器,并研究了其電化學響應行為。本論文的主要研究工作如下:1. 通過對具有選擇性吸附的藥物固體活性膜和具有靈敏質(zhì)量響

2、應的壓電石英晶體進行有機的組合,開創(chuàng)性地研制了非電位響應的苯妥英陰離子藥物體聲波傳感器,并推導了響應模型。所研制的傳感器在真實樣品溶液中進行了定量測定,得到了令人滿意的結(jié)果。2. 直接將蛋白質(zhì)吸附于金屬表面通常導致蛋白質(zhì)的變性與失活,本文用具有生物相容性的納米金作為活性基體固定蛋白質(zhì),并用壓電阻抗分析技術(shù)實時監(jiān)測了磷酸伯氨喹與牛血清白蛋白在裸金電極、硫醇修飾和納米金修飾金電極上的結(jié)合過程?；趬弘娮杩辜夹g(shù)提供的多維信息,我們研究了結(jié)合過

3、程動力學并推導了響應模型。和其它實時技術(shù)如流動注射分析、表面等離子體共振相比,壓電阻抗分析技術(shù)能提供藥物和蛋白質(zhì)結(jié)合的多維信息,其等效電路參數(shù)的變化反映了傳感器/液體界面的物理化學性質(zhì)。結(jié)果表明,由于蛋白質(zhì)在固體表面吸附引起的頻率響應可用兩個指數(shù)函數(shù)的和的形式來描述。實驗結(jié)果表明納米金是修飾生物分子的良好基底。同裸金電極和硫醇修飾電極相比,納米金修飾電極具有更大的容量、更好的生物活性和相容性。這將在生物學上及藥物的進一步臨床研究中發(fā)揮作

4、用。3. 利用具有生物相容性的納米金作為活性基體固定蛋白質(zhì),并用壓電阻抗技術(shù)、循環(huán)伏安和電化學交流阻抗技術(shù)研究了安定與人血清白蛋白的結(jié)合作用。電化學數(shù)據(jù)表明人血清白蛋白的吸附導致導納圓半徑增大;和裸金電極相比,在相同的濃度下,修飾納米金的電極具有更大的容量。在人血清白蛋白和安定的結(jié)合過程中,隨著藥物濃度的增加,導納圓半徑和雙電層電容均增加。實驗結(jié)果表明,納米金具有更大的比表面積并能起到電子導電通道的作用。壓電阻抗技術(shù)能提供蛋白質(zhì)和藥物結(jié)

5、合的實時數(shù)據(jù)并輔證電化學數(shù)據(jù)?；趬弘娮杩辜夹g(shù)提供的多維信息,我們研究了結(jié)合過程的壓電藥物體聲波傳感器及納米結(jié)構(gòu)生物傳感器的研制和應用動力學。 4.利用壓電阻抗分析技術(shù)首次實時監(jiān)測了氨基酸與人血清白蛋白在納米金 修飾金電極上的結(jié)合過程。壓電阻抗分析等效電路參數(shù)的變化反映了傳感 器/液體界面的物理化學性質(zhì)。相同的實驗條件下,當存在有用超濾方法得 到的尿毒癥患者的血清提取物時,L一色氨酸與人血清白蛋白的結(jié)合位點與 無競爭劑時相比,并未有明顯

6、改變,但結(jié)合常數(shù)明顯減小。利用該方法，我們可證實尿毒癥患者的血清提取物取代了L一色氨酸與人血清白蛋白的結(jié)合,從而增加了L一色氨酸游離部分的百分數(shù),使得它能進入神經(jīng)系統(tǒng)等 組織,產(chǎn)生毒性。 5.采用直接吸附和與導電聚合物共聚的方式,構(gòu)建了兩種酪氨酸酶用碟內(nèi)米 碳管生物傳感器,并對兩種電極的性能進行了一系列研究。和文獻報導的微盤鉑陣列電極相比,我們所研制的電極響應更快速,說明碳納米管能加 速電子轉(zhuǎn)移;和碳糊電極相比,研制的電極K護更小,說明