仿生光電納米傳感界面的構(gòu)建與應(yīng)用.pdf

1、光電化學(xué)(PEC)過(guò)程是指在電化學(xué)的基礎(chǔ)上以光作為信號(hào)激發(fā)源，以電流信號(hào)作為檢測(cè)信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、檢測(cè)分析和能量利用的技術(shù)手段。PEC傳感體系的靈敏度因激發(fā)源和檢測(cè)信號(hào)的形式不同得到提高。由于PEC生物分析方法諸如靈敏度高、選擇性好、檢測(cè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，使得它被廣泛應(yīng)用于臨床分析、環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中。
　　為了提高傳感器的靈敏度，多種方法已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，例如能量轉(zhuǎn)移共振，敏化或共敏化結(jié)構(gòu)等。在這些背景下，本論文致力于研發(fā)新型

2、高靈敏的光電化學(xué)檢測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的痕量檢測(cè)。本論文將納米材料、光電化學(xué)分析方法、適配體探針有機(jī)結(jié)合起來(lái)，圍繞PEC生物分析的應(yīng)用開(kāi)展研究，主要內(nèi)容如下:
　　1、基于激子能量轉(zhuǎn)移和敏化作用構(gòu)建的雙重信號(hào)放大型光電化學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)Hg2+的高靈敏和選擇性檢測(cè)
　　基于CdS量子點(diǎn)(QDs)和Au納米顆粒(NPs)之間的激子能量轉(zhuǎn)移(EET)與信號(hào)放大元素羅丹明123(Rh123)開(kāi)發(fā)出具有高選擇性和靈敏度Hg2+檢測(cè)的P

3、EC生物傳感器。通過(guò)將CdSQDs沉積在ITO/TiO2電極上得到TiO2/CdS雜化結(jié)構(gòu)，并將其作為基底用來(lái)固定探針DNA(pDNA)。之后，Rh123被引入到pDNA的末端來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)該P(yáng)EC生物傳感器的敏化。標(biāo)記了AuNPs的目標(biāo)DNA(Au-tDNA)與pDNA雜交配對(duì)，CdSQDs與AuNPs之間發(fā)生的EET會(huì)導(dǎo)致光電流的顯著降低。該生物傳感器對(duì)Hg2+的檢測(cè)是基于與Hg2+孵育后pDNA的構(gòu)型變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)沒(méi)有Hg+存在時(shí)，由

4、于雙鏈DNA的剛性，使得Rh123遠(yuǎn)離電極表面，導(dǎo)致其敏化作用較弱;而且因?yàn)镃dSQDs和AuNPs之間的激子能量轉(zhuǎn)移，使得光電流有顯著的降低。但是，當(dāng)Hg2+存在時(shí)，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，使得CdSQDs和AuNPs之間的能量轉(zhuǎn)移被破壞，光電流強(qiáng)度恢復(fù);而且pDNA的構(gòu)型變化會(huì)使得Rh123靠近電極表面，導(dǎo)致敏化作用的增強(qiáng)，從而使得光電流強(qiáng)度有明顯的增加。該P(yáng)EC生物傳感器的靈敏度因雙重信號(hào)放大結(jié)構(gòu)而得到提高，對(duì)Hg2+檢測(cè)的線性

5、范圍為10fM到200nM，檢測(cè)限為3.3fM。這種方法也為其他重金屬離子的超低濃度檢測(cè)提供了一種有效的思路。
　　2、基于MoS2-CdS∶Mn納米復(fù)合物和敏化效應(yīng)構(gòu)建了高靈敏Pb2+檢測(cè)的光電化學(xué)適配體傳感體系
　　基于MoS2-CdS∶Mn納米復(fù)合物(NCs)和敏化結(jié)構(gòu)構(gòu)建了一個(gè)用于Pb2+靈敏檢測(cè)的PEC傳感體系。MoS2-CdS∶MnNCs是在超聲得到的MoS2納米片水溶液中制備的。首先，MoS2-CdS∶MnNC

6、s被滴加在電極上，待其成膜干燥后將其作為PEC傳感器的基底材料。之后，適配體(pDNA)通過(guò)EDC催化的耦合反應(yīng)固定在pDNA末端。然后，目標(biāo)DNA和作為敏化物質(zhì)的CdTe-NH2QDs被一步步修飾至電極上。該P(yáng)EC生物傳感器對(duì)Pb2+的檢測(cè)是基于與Pb2孵育后的pDNA構(gòu)型變化而得到的。在沒(méi)有Pb2+存在時(shí)，作為敏化劑的CdTe-NH2QDs由于雙鏈的剛性遠(yuǎn)離電極表面，導(dǎo)致傳感體系的光電流較低。而在Pb2+存在時(shí)，雙鏈因pDNA與Pb