基于納米材料新型生物傳感器的制備及其在生物樣品分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著生命科學(xué)的飛速發(fā)展，人們對(duì)生物代謝過程中相關(guān)物質(zhì)的分析檢測要求越來越高。為了獲得準(zhǔn)確、全面的生物信息，急需發(fā)展一些具有高靈敏度、高選擇性的分析檢測方法。生物傳感器是一種由生物、化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)及微電子技術(shù)等多學(xué)科交叉滲透發(fā)展起來的檢測技術(shù)，具有操作簡便、靈敏度高、選擇性好、分析速度快等特點(diǎn)，受到了人們的高度重視，在生物分析領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。納米材料具有介于宏觀和微觀之間的納米尺寸結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出獨(dú)特的物理化學(xué)性能，如：比表面積大、

2、催化活性高、生物兼容性能強(qiáng)等。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，生物傳感器的發(fā)展迎來了新的機(jī)遇。納米技術(shù)的引入能夠有效地提高生物傳感器的靈敏度、穩(wěn)定性等性能，極大地促進(jìn)了生物傳感器的發(fā)展。另外，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，將光電催化反應(yīng)和電化學(xué)生物傳感器相結(jié)合，構(gòu)建光電化學(xué)生物傳感器，能夠充分融合兩者的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)較高靈敏度的分析檢測。本文將納米技術(shù)、電化學(xué)、光電化學(xué)和生物化學(xué)相結(jié)合，制備了多種新型生物傳感器，并將其應(yīng)用于幾種常見老年病的相關(guān)代謝物質(zhì)的檢測

3、。具體內(nèi)容如下：
　　 第一章：緒論。介紹了生物傳感器的原理及其發(fā)展應(yīng)用，著重介紹了電化學(xué)酶生物傳感器和免疫傳感器；介紹了納米材料及其在生物傳感器中的應(yīng)用；簡述了光電化學(xué)的作用機(jī)理；介紹了幾種常見的老年病及其發(fā)病機(jī)制；最后提出了本論文的研究目的和意義。
　　 第二章：雙酶傳感器同時(shí)檢測大鼠血清與腹腔巨噬細(xì)胞內(nèi)葡萄糖與膽固醇的應(yīng)用研究。制備了一種以聚硫堇為電子媒介體的雙酶傳感器，并將其應(yīng)用于大鼠血清與腹腔巨噬細(xì)胞內(nèi)葡萄糖與

4、膽固醇的同時(shí)檢測，為研究糖尿病引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制提供有效的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。電極表面的聚硫堇能夠作為電子媒介體在酶活性中心和電極之間傳遞電子，使雙電極上產(chǎn)生的電子直接轉(zhuǎn)移至電極表面，為雙電極的同時(shí)檢測提供了較高的選擇性和抗干擾能力。修飾在PTH表面的金納米粒子，能夠增加酶的負(fù)載量，維持酶的生物活性，從而提高傳感器的靈敏度和穩(wěn)定性。結(jié)果表明，制備的雙酶傳感器選擇性好、靈敏度高、穩(wěn)定性好，對(duì)葡萄糖和膽固醇具有很好的電流響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病

5、大鼠血清內(nèi)的葡萄糖濃度較對(duì)照組偏高，膽固醇濃度無明顯差異；其腹腔巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇和葡萄糖的濃度均明顯增加。已有研究表明，巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇的大量積累是動(dòng)脈粥樣硬化的主要病因。因此我們推測，由糖尿病引起的高濃度的葡萄糖可能是通過提高巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇的濃度，從而引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化的產(chǎn)生。
　　 第三章：光電化學(xué)免疫傳感器的制備及其對(duì)α-突觸核蛋白的檢測。α-突觸核蛋白(α-SYN)是一種與帕金森氏病密切相關(guān)的神經(jīng)蛋白。本章制備了一種基于

6、Au-TiO2納米管的光電化學(xué)免疫傳感器，并將其應(yīng)用于α-SYN的檢測。首先，采用電化學(xué)陽極氧化技術(shù)在鈦片上制備高序排列的TiO2納米管陣列。隨后，采用光電化學(xué)沉積法，將Au納米粒子沉積到TiO2納米管內(nèi)部，在沉積有Au的TiO2納米管上固定單克隆抗體。同時(shí)，將多克隆抗體和葡萄糖氧化酶連接在Au納米粒子上制備納米材料修飾的免疫復(fù)合物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的TiO2-Au-Ab1-α-SYN-{Ab2-Au-GOx)免疫傳感器靈敏度高，重現(xiàn)

7、性好，穩(wěn)定性高，用于α-SYN的檢測取得了滿意的結(jié)果。
　　 第四章：基于N/F-Ag-TiO2的光電化學(xué)酶生物傳感器的制備及其對(duì)乙酰膽堿醑酶活性抑制的應(yīng)用研究。乙酰膽堿酯酶(Acetylcholinesterase，AChE)是一種在膽堿能系統(tǒng)內(nèi)神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)過程中起著關(guān)鍵作用的絲氨酸水解酶，其活性的異常變化和帕金森氏病密切相關(guān)。本文利用電化學(xué)陽極氧化技術(shù)制備了N/F摻雜的復(fù)合TiO2納米管，并通過微波加熱法將Ag納米粒子負(fù)載在

8、N/F-TiO2上，利用交聯(lián)法將AChE固定在納米管表面，制得N/F-Ag-TiO2-AChE光電化學(xué)酶生物傳感器。該傳感器應(yīng)用于研究內(nèi)源性神經(jīng)毒素(R)-salsolinol[(R)-Sal]和N-methyl-(R)-salsolinol[(R)-NMSal]對(duì)AChE活性抑制的作用。研究結(jié)果表明，(R)-Sal和(R)-NMSal對(duì)AChE活性抑制均表現(xiàn)為可逆的混合型抑制作用，這與帕金森氏病致病機(jī)理密切相關(guān)，也為AChE在帕金森氏