功能化生物傳感界面的構(gòu)建及其在生物分析中的應用.pdf

1、細胞毒性檢測、抗原抗體免疫應答、酶催化、糖與生物大分子的識別等是當今生物分析領(lǐng)域中的研究熱點。生物傳感器以其靈敏度高、選擇性好、易于微型化等優(yōu)點為生物分析領(lǐng)域的研究提供了有力的工具。而研制生物傳感器的關(guān)鍵技術(shù)是構(gòu)建優(yōu)良的傳感界面,即如何將生物材料穩(wěn)定、高活性地固定到電極表面。因此本論文針對不同傳感界面的特點,采用不同的固定化技術(shù)和固定化材料分別構(gòu)建了細胞、抗體、酶、糖等傳感器界面,系統(tǒng)地研究了如何制備各種生物傳感界面,并對所構(gòu)建的一系列

2、生物傳感器在生物分析中的應用進行了逐一的探索。
　　 針對活細胞所具有的電化學特性,創(chuàng)建了多通道電位型細胞傳感器用于實時高通量監(jiān)測V79細胞被毒性物質(zhì)-對苯二酚(HQ)刺激后所產(chǎn)生的電位變化。分別設計了裸金電極、聚吡咯(PPy)-HQ和PPy-聚苯乙烯磺酸鈉(PS)傳感界面用于細胞的生長及相關(guān)毒性檢測,并對PPy基底可控釋放對苯二酚進行了評測。研究結(jié)果證實對苯二酚可影響細胞的增值,延緩細胞的生長和貼壁,并且該毒性是呈劑量依賴型的

3、。此外,還發(fā)現(xiàn)將V79細胞暴露于低劑量對苯二酚(5μM)15小時以上后,能夠增強細胞對高劑量對苯二酚的適應能力。與傳統(tǒng)細胞毒性檢測技術(shù)相比,電位型傳感技術(shù)不僅具有無損傷、可實時檢測等特點,它還極大地提高了檢測細胞毒性的靈敏度。
　　 構(gòu)建了重組抗體-scFv免疫傳感界面并采用合成類脂糖作為封閉劑,系統(tǒng)研究了該傳感界面抑制血清和細胞非特異性吸附的能力。分別選取了六種糖作為研究對象,檢測了它們對人血清和Hela細胞非特異性吸附的抑制

4、作用。研究結(jié)果顯示糖的結(jié)構(gòu)在抑制血清吸附時占據(jù)重要作用,抑制能力依次為類脂海藻糖<類脂甘露糖<類脂N-乙?；咸烟?類脂葡萄糖<類脂唾液酸<類脂半乳糖,其中類脂半乳糖抑制血清吸附效果最為顯著。此外,將類脂半乳糖與BSA混合后作為封閉劑,幾乎能完全抑制血清的吸附。甚至在未稀釋的血清中仍顯示出極高的抗血清和Hela細胞非特異性吸附的能力,并且不影響待測分子的檢測信號。通過與其它的封閉試劑進行對比,類脂半乳糖與BSA混合物顯示出優(yōu)越的抗非特異

5、性吸附的能力。
　　 建立了一種將單壁碳納米管分散于高分子聚電解質(zhì)PDDA中的新方法。將帶正電的PDDA-SWCNTs復合物與帶負電的葡萄糖氧化酶通過靜電層層自組裝構(gòu)建了酶傳感界面。結(jié)果證實單壁碳納米管能夠均一地分散于PDDA溶液中并且保持了極高的導電性。所制備的葡萄糖傳感器顯示出寬廣的線性范圍0.05-12 mM；高靈敏度63.84μA/mM cm2,低檢測限4μM和小表觀米氏常數(shù)8.46mM。
　　 人工合成多價糖受

6、體一苯硼酸聚合物(boropolymer),并將其定向固定在巰基乙胺修飾電極上構(gòu)建了糖傳感界面。將待測物糖與金納米顆粒相耦聯(lián)用于放大檢測信號。利用多價態(tài)的boropolymer與多價態(tài)的糖.金納米顆粒復合物之間的相互作用以提高檢測的靈敏度及專一性。系統(tǒng)研究了六種糖-金納米顆粒復合物與boropolymer之間的結(jié)合,結(jié)合常數(shù)大小依次為乳糖<海藻糖<葡萄糖<甘露糖<半乳糖<麥芽糖。此外還發(fā)現(xiàn)糖與boropolymer之間的結(jié)合是可逆的,使

7、用1 M的醋酸即可使boropolymer表面再生,實現(xiàn)了對糖的連續(xù)、重復性檢測。
　　 此外,還研究了天然生物材料-疏水蛋白固定生物分子用于構(gòu)建傳感界面的性能。將疏水蛋白-HGFI作為多壁碳納米管的分散劑,經(jīng)紫外光譜技術(shù)和透射電鏡證實了多壁碳納米管在0.1 mg/mL HGFI溶液中經(jīng)30 min超聲可獲得均一穩(wěn)定地分散。X-射線光電子能譜、傅里葉紅外光譜和拉曼光譜揭示了HGFI是通過疏水相互作用與多壁碳納米管之間非共價鍵結(jié)合