基于電活性納米復合材料構(gòu)建生物傳感的研究.pdf

1、生物傳感器是目前極為活躍的研究領(lǐng)域,而其中電化學傳感器因具有好的選擇性、高靈敏度、低成本、分析速度快、操作簡單、易于微型化等優(yōu)點,在環(huán)境監(jiān)測、食品和醫(yī)藥工業(yè)、臨床診斷等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。在電化學生物傳感器的研制中,因納米性材料擁有很多優(yōu)點,比如它具有優(yōu)越的導電能力、其良好的催化特性及其生物的相容性比較好,所以研究其在電化學傳感器中的應(yīng)用,對于提出新理論和新方法,構(gòu)造新型、簡單的電分析生命傳感器具有非常重要的實際意義。同時構(gòu)建納米-

2、生物傳感界面,將納米功能材料與生物功能分子的特殊性質(zhì)及性能相結(jié)合,發(fā)揮材料間的協(xié)同效應(yīng),有助于加快生物傳感器的發(fā)展。本文以納米和納米-生物傳感界面的構(gòu)建,以及在電化學傳感器中的應(yīng)用為主旨,期間具體開展的研究工作如下:
　　 1.本文通過戊二醛將殼聚糖(CHIT)和電子介體甲苯胺藍(TB)進行交聯(lián),得到的CHIT-TB復合物修飾在金電極(Au)表面,靠靜電作用吸附金納米粒子(AuNPs)。再利用納米金材料良好的生物兼容性、大的比表

3、面積固定乙肝表面抗體(HBsAb),從而可進一步對乙肝表面抗原進行檢測。構(gòu)建的CHIT-TB／AuNPs／HBsAb／BSA免疫傳感器兼具以下優(yōu)點:CHIT在此不僅可以提供一個良好的生物微環(huán)境,同時它通過戊二醛交聯(lián),將TB共價鍵合上去,解決了電子介體易泄漏問題,提高電極的穩(wěn)定性。AuNPs具有良好的導電性和大的比表面積,對于構(gòu)建的傳感器能起到放大信號作用,能提高該傳感器的靈敏度。實驗過程中采用微分脈沖伏安法(DPV),對HBsAg進行定

4、量檢測。檢測的HBsAg的濃度范圍在1-200 ng mL-1,檢測限為0.28 ng mL-1。該方法檢測范圍寬、檢測限低,從而為肝炎的早期診斷提供了一個方便,快捷,且低成本的方法。
　　 2.介紹一種靈敏檢測癌癥標記物α-甲胎蛋白(AFP)的新型電化學免疫傳感器,這種傳感器用石墨烯作為一個傳感平臺,金納米粒子(Au NPs)用于固定α-甲胎蛋白抗體(anti-AFP)。首先,化學還原得到的甲苯胺藍修飾的功能化石墨烯(CRG-

5、TB),由于在石墨烯片表面修飾上甲苯胺藍表面帶正電,使得片與片間存在庫侖斥力,使得CRG-TB能很好的分散在水中。同時,作為生物傳感器平臺的石墨烯片,增大表面積來捕獲更多的抗體,因此增大了檢測信號。其次,由于金納米粒子(Au NPs)良好的生物相容性,為抗體的固定提供一個良好的生物微環(huán)境,同時也促進氧化還原電子介體與電極表面的電子傳遞。所以制備的該免疫傳感器顯示了一個寬的線性范圍和低的檢出限(0.04 ng mL-1)。
　　

6、3.基于上個體系,將石墨烯作為一個傳感平臺,再用Fe3O4@Au磁性復合粒子為載體用于固定HRP標記的二抗α-甲胎蛋白抗體(Ab2)進行夾心免疫反應(yīng)?；谛盘栯p重放大的方法,大大提升了癌癥生物標志物檢測的靈敏性:首先,化學還原得到的甲苯胺藍修飾的功能化石墨烯(CRG-TB),由于在石墨烯表面修飾上甲苯胺藍表面帶正電,使得片與片間存在庫侖斥力,使得CRG-TB能很好的分散在水中。同時,作為生物傳感器平臺的石墨烯片,增大表面積來捕獲更多的抗

7、體,因此增大了檢測信號。其次,由于用Fe3O4@Au磁性復合粒子是微球型具有大的比表面積；表面附上的是金殼,良好的生物相容性,提高了抗體的固定,進而吸附上更多的酶。同時磁性材料易于分離富巢,提高了檢測的靈敏性。所以該方法制備的免疫傳感器顯示了一個寬的線性范圍(1-25 pg mL-1)和低的檢出限(0.31 pg mL-1),好的重復性、穩(wěn)定性及高選擇性。且該傳感器所測結(jié)果與傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫法測試值相近,為實際檢測提高很好的應(yīng)用前景。

8、r>　　 4.近年來,納米材料因其具有的諸多優(yōu)點:如其良好的電催化性能,大的比表面積,良好的導電性及促進電子轉(zhuǎn)移等特性,因而被廣泛應(yīng)用于生物電化學領(lǐng)域。石墨烯作為一種新型的納米材料,因其獨特的電子結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的光電性質(zhì)在化學和材料科學領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注,將其作為電極修飾材料對許多物質(zhì)的電化學過程都表現(xiàn)出良好的催化性能。本文中我們將硫堇(Thi)通過鍵合作用固定在石墨烯(CRG)表面,利用Thi分子中氨基與金之間的Au-N鍵進一步固載金納