基于多種信號(hào)放大策略構(gòu)建檢測(cè)疾病標(biāo)志物的電化學(xué)生物傳感器研究.pdf

1、電化學(xué)生物傳感器是將電化學(xué)分析方法與生物傳感器相結(jié)合發(fā)展而來，具有靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在生物分析、臨床檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。為了改善傳感器各項(xiàng)分析性能，多種信號(hào)放大策略被用于電化學(xué)傳感器的構(gòu)建。其中，納米材料由于具有比表面積大、導(dǎo)電性好以及電催化活性高等優(yōu)點(diǎn)，為電化學(xué)生物傳感器的發(fā)展提供了新思路。本論文將多種功能化納米材料作為生物分子的固載基質(zhì)，并將電化學(xué)傳感技術(shù)與納米材料放大、酶催化放大、雜交鏈?zhǔn)?/p>

2、反應(yīng)放大等放大技術(shù)相結(jié)合，以凝血酶（TB）、基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP-2）為檢測(cè)對(duì)象，構(gòu)建了幾種靈敏的電化學(xué)生物傳感器。
　　1．基于納米鈀修飾的石墨烯-二硫化鉬花狀納米復(fù)合物和酶催化放大的凝血酶電化學(xué)適體傳感器研究
　　該體系在聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDDA）存在時(shí)，將二硫化鉬（MoS2）原位還原在石墨烯納米片上，制備出具有大比表面積、良好導(dǎo)電性和花狀結(jié)構(gòu)的功能化石墨烯/二硫化鉬納米復(fù)合物（PDDA-G-MoS2）；并

3、用鈀納米進(jìn)行修飾，得到的復(fù)合物（PdNPs/PDDA-G-MoS2）進(jìn)一步固載卟啉鐵/G-四鏈體、葡萄糖氧化酶（GOD）和氧化還原探針甲苯胺藍(lán)（Tb），構(gòu)建靈敏的夾心型TB電化學(xué)適體傳感器。通過GOD有效催化葡萄糖的氧化，同時(shí)將溶解氧還原為H2O2；H2O2又被具有仿過氧化物模擬酶活性的PdNPs和卟啉鐵/G-四鏈體催化分解，而實(shí)現(xiàn)電化學(xué)信號(hào)的逐級(jí)放大，提高傳感器的靈敏度。適體傳感器的線性范圍為0.1pmol·L-1～40nmol·L-

4、1，檢測(cè)下限為0.062pmol·L-1。
　　2．基于卟啉鐵/G-四鏈體作為信號(hào)標(biāo)簽和仿雙酶活性的金包四氧化三鐵作為納米載體構(gòu)建的凝血酶電化學(xué)適體傳感器
　　該體系以具有仿雙酶性質(zhì)的金包四氧化三鐵（Fe3O4-Au）作為納米載體，卟啉鐵/G-四鏈體作為信號(hào)標(biāo)簽，卟啉鐵/G-四鏈體和Fe3O4-Au作為模擬酶催化放大響應(yīng)信號(hào)為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個(gè)無(wú)酶的電化學(xué)適體傳感器用于檢測(cè)TB。其中，F(xiàn)e3O4-Au復(fù)合納米材料不僅具有大的比表

5、面積和良好的生物相容性能夠固載大量的具有電化學(xué)活性的卟啉鐵/G-四鏈體，它還具有優(yōu)越的仿葡萄糖氧化酶和仿過氧化物模擬酶的仿雙酶特性?；诜缕咸烟茄趸傅幕钚?，F(xiàn)e3O4-Au復(fù)合納米材料表面的金納米顆粒（AuNPs）能夠有效催化葡萄糖的氧化，并將溶解氧轉(zhuǎn)化為 H2O2。接著，同時(shí)具有仿過氧化物模擬酶活性的Fe3O4-Au復(fù)合納米材料的Fe3O4核和卟啉鐵/G-四鏈體能夠共同催化 H2O2的分解，從而促進(jìn)卟啉鐵的電子傳遞，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)信號(hào)的逐

6、級(jí)催化放大，進(jìn)而提高傳感器的靈敏度。所構(gòu)建的電化學(xué)適體傳感器的線性范圍為0.1pmol·L-1～20nmol·L-1，檢測(cè)下限為0.013pmol·L-1。
　　3．基于目標(biāo)物誘導(dǎo)多肽剪切的信號(hào)‘on-off’型的多肽傳感器用于基質(zhì)金屬蛋白酶-2檢測(cè)
　　本研究基于目標(biāo)物誘導(dǎo)多肽剪切以及納米材料和雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(HCR)放大，構(gòu)建信號(hào)‘on-off’型的檢測(cè) MMP-2的電化學(xué)多肽傳感器。制備的單鏈DNA-多孔鉑納米-多肽生物

7、偶合物（S1-pPtNPs-P1）用作納米探針。其中生物素標(biāo)記的多肽（P1）包含有目標(biāo)物MMP-2的剪切位點(diǎn)，為構(gòu)建‘on-off’型的電化學(xué)傳感平臺(tái)提供了可能。通過生物素與親和素的特異性結(jié)合將S1-pPtNPs-P1固定在電極表面。引發(fā)HCR后，將電活性物質(zhì)硫堇（Thi）嵌入雙鏈DNA中。pPtNPs有效地催化H2O2的分解，能夠大大增強(qiáng)Thi的電化學(xué)信號(hào)，此時(shí)為信號(hào)‘on’狀態(tài)。目標(biāo)物MMP-2存在時(shí)，多肽在特定位點(diǎn)被剪切，pPtN