基于微間距叉指電極陣列技術的電化學生物免疫傳感器的研究.pdf

1、生物傳感器是一種以生物活性單元為敏感元件,結合化學、物理轉換元件,對被分析物具有高度選擇性的裝置,它具有靈敏度高、檢測速度快、操作簡便、成本低、可進行連續(xù)動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)點。本文在介紹生物傳感器發(fā)展現狀、組成及工作原理的基礎上,對生物傳感器在生命科學、醫(yī)學、環(huán)境檢測、食品工程及軍事等領域中的應用研究進行了綜述,并探討了生物傳感器的發(fā)展前景。本文制備了微間距叉指陣列電極,并將其用于生物免疫傳感器的構建。其免疫傳感器不僅在科研實驗,還是在生產實

2、踐中都具有很好的應用前景。主要內容如下:
　　 (1)采用紫外光刻法(UV-LIGA)制備了微間距叉指陣列電極。近年來,微機電系統(tǒng)(MEMS,Micro Electro Mechanical System)研究及其應用的快速發(fā)展,推動了微細加工技術的不斷改進和提高。UV-LIGA技術作為LIGA技術的一種派生技術,由于其光刻工藝中采用傳統(tǒng)的紫外光源,與使用X射線的LIGA技術相比,盡管其制成的微結構質量和高寬比不及,但具有工藝簡

3、單,成本低廉的優(yōu)勢,因此受到廣泛的關注和研究。運用其制作的微間距叉指陣列電極能夠達到5μm的叉指間距,5μm的叉指線寬,3mm的叉指長度和100nm的鍍金厚度。
　　 (2)建立了一種以微間距叉指陣列電極為基礎電極,結合酶的生物催化銀沉積反應來放大分析信號的高靈敏檢測人免疫球蛋白G(hIgG)的電化學免疫傳感器。該傳感器可采用傳統(tǒng)的夾心酶聯(lián)免疫反應模式來完成免疫反應:羊抗人IgG抗體作為捕獲抗體通過和微間距叉指電極表面的硅烷化層

4、發(fā)生共價交聯(lián)被固定到微間距里面。當有目標分析物hIgG和堿性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)標記IgG多克隆抗體存在的情況下,在電極表面和捕獲抗體一起通過特異性免疫反應形成一個捕獲IgG抗體/目標分析物hIgG/檢測IgG抗體-ALP的夾心復合物。而吸附到電極表面的ALP能夠催化其底物抗壞血酸磷酸酯(AAP)水解并生成相應的還原劑抗壞血酸(AA),AA能使銀增強溶液中的銀離子還原成銀單質并沉積到微間距叉指電極表

5、面,導致微間距叉指電極陣列上相鄰兩個金手指導通,從而增加微間距叉指電極的電導率。而根據歐姆定律,通過微間距叉指電極的電流和施加到微間距叉指電極上的電壓成線性關系,且其斜率就代表電導率。因此,根據用線性掃描方法得到的伏安曲線就能很快計算出微間距叉指電極的電導率并用于IgG的定量分析。當IgG濃度在1.0fgmL-1～100 ng mL-1范圍內變化時,檢測到的導電率與IgG濃度成線性關系。
　　 (3)建立了一種用于檢測汞離子的新

6、型高靈敏,高選擇性電化學傳感器。這種方法利用了鄰近的聚T的寡核苷酸鏈能與汞離子發(fā)生配位作用。末端標記了巰基的修飾了二茂鐵多聚T寡核苷酸鏈通過自組裝過程固定到金電極表面。當汞離子存在時,一對鄰近的多聚T寡核苷酸鏈能夠共同與汞離子發(fā)生配位作用,這樣就觸發(fā)了多聚T寡核苷酸鏈的構象變換,使得多聚T寡核苷酸鏈從原來的柔性單鏈結構變成相對剛性的雙鏈復合物,從而使二茂鐵遠離電極表面,導致氧化還原電流顯著減小。傳感器的響應特征通過毛細管電泳和電化學測量