電致化學(xué)發(fā)光生物傳感新技術(shù)的研究.pdf

1、克隆羊的成功和人類基因組草圖繪制完成,標志著生命科學(xué)的發(fā)展在經(jīng)歷了上世紀的分子生物學(xué)時代、結(jié)構(gòu)基因組時代之后,正式進入了功能基因組時代,即后基因組時代。在這個年代,生命科學(xué)的主要研究對象是功能基因組學(xué),其中包括了基因組研究和蛋白組研究等,而基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的最基本研究單位就是DNA和蛋白質(zhì)。基因序列數(shù)據(jù)正在以前所未有的速度迅速增長。然而,怎樣去研究如此眾多基因在生命過程中所擔負的功能就成了全世界生命科學(xué)工作者共同的課題。為此,建立新

2、型雜交和測序方法以對大量的遺傳信息進行高效、快速的檢測、分析就顯得格外重要了。
　　 電致化學(xué)發(fā)光(ECL)是利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光的現(xiàn)象,是電化學(xué)和化學(xué)發(fā)光相結(jié)合的產(chǎn)物,兼具二者的優(yōu)點,例如光學(xué)器件簡單,背景干擾低,反應(yīng)易精確控制,具有靈活性等。因此,廣泛應(yīng)用于免疫測定、食品分析、水質(zhì)分析和生物試劑的分析外,它也被成功做成檢測器與HPLC,FIA及CE等技術(shù)聯(lián)用。在電致化學(xué)發(fā)光物中,Ru(bpy)2+3因為其具有良好的受激

3、發(fā)性及超高的靈敏度受到廣泛的關(guān)注。最近固相電致化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)被成功的開發(fā)出來,相比于之前的液相電致化學(xué)發(fā)光系統(tǒng),固相電致化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)不但能增強發(fā)光信號,極大的降低Ru(bpy)2+3試劑消耗,簡化實驗設(shè)計,還能實現(xiàn)修飾層的循環(huán)再生利用。
　　 本論文將納米技術(shù),電化學(xué)固定技術(shù),陣列電極制作技術(shù)與電致化學(xué)發(fā)光檢測技術(shù)相結(jié)合,研制具有高靈敏度,高選擇性的新型電致化學(xué)發(fā)光陣列生物傳感器和電致化學(xué)發(fā)光固相陣列傳感器,成功的實現(xiàn)了對DNA,

4、TPrA等目標物的測定。為固相ECL陣列電極。和ECL DNA芯片的制備提供了簡單,快速,有效的方法。本論文共分六章。
　　 第一章緒論
　　 本章系統(tǒng)的介紹了電致化學(xué)發(fā)光的原理和特點,介紹了ECL中五大發(fā)光體系及其在分析檢測的應(yīng)用。針對現(xiàn)在應(yīng)用范圍最廣的Ru(1)py)2+3的特點及應(yīng)用領(lǐng)域進行了重點介紹,此外還分析了ECL生物傳感器的種類,特點及研究進展。介紹了ECL固相傳感器的制備材料和方法。最后闡述了本論文的目的

5、與意義。
　　 第二章基于電化學(xué)聚合固定抗體的電化學(xué)發(fā)光免疫檢測人IgG基于電化學(xué)聚合在金電極表面固定兔抗人IgG抗體與人IgG及標記有Ru(bpy)2+3的羊抗人IgG抗體之間發(fā)生特異性免疫反應(yīng),形成三明治結(jié)構(gòu),成功建立了用于測定人血清中IgG的電化學(xué)發(fā)光(ECL)免疫技術(shù)。利用此方法測定人IgG含量,濃度在50μg/L～2 mg/L范圍內(nèi)與電化學(xué)發(fā)光強度呈良好的線性關(guān)系。線性回歸方程為y(a.u.)=48.41+0.09x(

6、μg/L)(n=7),檢出限為20μg/L(3σ)。測得正常人血清中IgG平均含量為11.2 g/L,結(jié)果令人滿意。
　　 第三章基于重氮化反應(yīng)修飾碳納米管的電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器研究報道了一種基于重氮化反應(yīng)修飾電極的電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器,首先通過電化學(xué)還原重氮鹽對修飾有多壁碳納米管的電極進行羧基化,然后通過酰胺反應(yīng)將抗體連接到電極表面。利用三明治免疫檢測反應(yīng)對目標抗原人IgG進行檢測,其中Ru(bpy)2+3修飾的羊抗人Ig

7、G作為ECL信號源。電化學(xué)還原重氮鹽修飾電極具有操作簡單,反應(yīng)迅速,易于控制等特點。我們對免疫反應(yīng)的條件進行了優(yōu)化,在優(yōu)化后的條件下,利用修飾后的電極對人IgG進行檢測,IgG濃度在2 ngmL-1到120 ngmL-1具有良好的線性,檢測限可達0.5 ngmL-1。并成功實現(xiàn)人血清中人IgG的含量檢測。
　　 第四章基于電沉積Ru(bpy)2+3/AuNPs/chitosan復(fù)合物制備固相電致化學(xué)發(fā)光傳感器介紹了一種利用電沉積

8、Ru(bpy)2+3/AuNPs/chitosan復(fù)合物制備固相電致發(fā)光傳感器的方法。首先將Au nanoparticles(AuNPs)和Ru(bpy)2+3在殼聚糖溶液中充分混勻,通過計時電流法將含有Ru(bpy)2+3,AuNPs和chitosan的3D網(wǎng)狀膜沉積到陰極上。電極上網(wǎng)狀膜的厚度及Ru(bpy)2+3的沉積量都是由施加的電流強度及時間所控制。實驗表明包裹在網(wǎng)狀膜中的Ru(bpy)2+3仍然保持著良好的電化學(xué)活性和電致化

9、學(xué)發(fā)光性質(zhì)。將用此法制作的Ru(bpy)2+3/AuNPs/chitosan修飾的電極成功的用于測定三丙胺,通過電致化學(xué)發(fā)光信號,檢測限能到達5×10-10 M。
　　 第五章基于選擇性固定聯(lián)吡啶釕制備陣列固態(tài)電致化學(xué)發(fā)光傳感器的方法研究介紹了一種基于電沉積二氧化硅包裹的聯(lián)吡啶釕納米粒子與殼聚糖共聚物薄膜技術(shù),實現(xiàn)在陣列電極上選擇固定電致化學(xué)發(fā)光物聯(lián)吡啶釕的方法。通過這種方法聯(lián)吡啶釕能被選擇固定到四通道陣列電極任一通道上,實驗結(jié)

10、果證明了不僅能有效地將聯(lián)吡啶釕(Ru(bpy)2+3)選擇性固定到陣列電極上,而且能選擇性固定不同的復(fù)合膜,此方法在生物分析、毛細管電泳和藥物篩選等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。實驗利用紫外可見光譜、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對Ru(bpy)2+3硅納米顆粒(RuDS NPs)以及復(fù)合膜進行表征。基于電致化學(xué)發(fā)光復(fù)合膜修飾電極的傳感器對三丙胺(TPrA)的檢測呈現(xiàn)良好的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和靈敏度,線性范圍為1×

11、10-10至1×10-6mol/L(R=0.9977),最低檢測限為5×10-11mol/L。
　　 第六章多分析物同時測定的電致化學(xué)發(fā)光DNA生物陣列傳感器本文開發(fā)了一種新穎的同時測定多種分析物的電致化學(xué)發(fā)光陣列傳感器。三種涉及不同疾病HCV,SARS和HIV的相關(guān)基因通過電沉積殼聚糖膜被固定到金陣列電極上指定的電極位置。通過三明治免疫組裝檢測,Ru(bpy)2+3標記的DNA被用做信號產(chǎn)生源。因為固定和檢測方法所具有獨特的特