基于功能化碳納米材料構(gòu)建的信號放大型電化學(xué)免疫傳感器的研究.pdf

1、在醫(yī)學(xué)免疫分析中，發(fā)展一些快速、靈敏和準(zhǔn)確的檢測方法是科研工作者研究的重點(diǎn)、熱點(diǎn)問題，這在臨床分析中對于疾病的診斷具有非常重要的意義。電化學(xué)免疫傳感器是一種將電化學(xué)技術(shù)、傳感器技術(shù)和免疫分析技術(shù)三者相結(jié)合而發(fā)展來的，集靈敏度高、選擇性好、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)于一身的分析技術(shù)。近幾十年來，發(fā)展新型功能化的納米材料、探索生物大分子的固定化技術(shù)和構(gòu)建信號增強(qiáng)技術(shù)等用于電化學(xué)免疫傳感器檢測生物分子的研究受到了廣泛的關(guān)注。本文主要從功能化納米材料的制備

2、，傳感器仿生界面的構(gòu)建，信號放大技術(shù)的創(chuàng)新等方面來進(jìn)行研究，并制備了一系列高靈敏的電化學(xué)免疫傳感器。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.基于納米金功能化的多壁碳納米管復(fù)合材料標(biāo)記抗體的電化學(xué)免疫傳感器的研究
　　本研究工作構(gòu)建了一種基于納米金/（3-巰丙基）三甲氧基硅烷（Au/MPTS）修飾傳感器界面和納米金功能化的多壁碳納米管復(fù)合材料標(biāo)記生物分子用于信號探針的夾心型電化學(xué)免疫傳感器，用于肝癌腫瘤標(biāo)志物甲胎蛋白(AFP)的檢測。首先

3、，納米金通過PDDA共價(jià)交聯(lián)在多壁碳納米管表面制備得到了納米金功能化的碳納米材料，接著進(jìn)一步把電活性物質(zhì)硫堇(Thi)標(biāo)記的抗體生物分子和辣根過氧化物酶(HRP)固定在其表面，制備得到了納米生物探針。納米金功能化的多壁碳納米管固載了大量的生物分子和電活性物質(zhì)，從而可以有效的提高免疫傳感器的靈敏度。該納米生物探針不僅能識別目標(biāo)分析物，而且在HRP對底物H2O2的催化作用下，可以進(jìn)一步放大電化學(xué)反應(yīng)信號。另外，Au/MPTS修飾傳感器界面不

4、僅可以用來固載生物分子、保持其生物活性，還能進(jìn)一步促進(jìn)電子的傳遞。采用夾心免疫反應(yīng)模式，實(shí)現(xiàn)對AFP的定量檢測，其線性范圍為0.01-50.0 ng·mL-1，檢測下限為3 pg·mL-1。該傳感器具有良好的選擇性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
　　2.基于雙酶催化沉淀技術(shù)和碳納米角構(gòu)建的信號增強(qiáng)型電化學(xué)免疫傳感器的研究
　　在本實(shí)驗(yàn)中，結(jié)合碳納米角標(biāo)記和雙酶催化產(chǎn)物沉淀法構(gòu)建了一種新穎的電化學(xué)免疫傳感器，實(shí)現(xiàn)了對AFP的高靈敏檢測。首

5、先，制備金-石墨稀復(fù)合納米材料(Au-Gra)用于修飾玻碳電極，不僅能促進(jìn)氧化還原探針與電極表面的電子傳遞，也能增加電極的有效面積提高AFP抗體的固載量。其次，將功能化處理后的碳納米角用于標(biāo)記抗體和固載葡萄糖氧化酶(GOD)和HRP得到生物納米探針，碳納米角較大的比表面積增加了抗體和雙酶的固載量。實(shí)驗(yàn)采用夾心免疫反應(yīng)模式，利用4-萘酚作為沉淀底物，該探針不僅能識別目標(biāo)分析物，還能通過雙酶催化沉淀實(shí)現(xiàn)信號放大，提高了免疫傳感器的靈敏度，從

6、而實(shí)現(xiàn)對腫瘤標(biāo)志物的高靈敏檢測。免疫分析過程采用電化學(xué)交流阻抗和循環(huán)伏安法進(jìn)行表征。免疫傳感器對目標(biāo)分析物AFP的線性響應(yīng)范圍為0.001-60 ng·mL-1，檢測下限為0.33 pg·mL-1。
　　3.基于核-殼結(jié)構(gòu)Au@Pd雙金屬納米粒子功能化石墨稀構(gòu)建的雙重信號放大型電化學(xué)免疫傳感器的研究
　　該工作基于納米金功能化的多孔石墨稀復(fù)合材料(Au-PGO)作為抗體的固定化基質(zhì)，利用Au@Pd雙金屬納米粒子修飾的石墨烯(

7、Au@Pd-Gra)標(biāo)記生物分子制備信號探針，構(gòu)建了一種用于檢測胰腺癌腫瘤標(biāo)志物(CA19-9)的夾心型電化學(xué)免疫傳感器。一方面，Au-PGO不僅可以固載大量的抗體生物分子，還能有效增加電極的活性面積，提高電極和氧化還原探針之間的電子傳輸能力;另一方面，Au@Pd-Gra不僅本身具有過氧化物模擬酶性質(zhì)，其較大的比表面積和優(yōu)良的生物相容性等特點(diǎn)，還可以用來固載更多的生物分子并保持生物分子的活性。同時(shí)，在Au@Pd-Gra和HRP的協(xié)同催化