壓電藥物體聲波傳感器及納米結(jié)構(gòu)生物傳感器的研制和應(yīng)用.pdf

1、壓電石英晶體體聲波傳感器具有響應(yīng)廣譜、靈敏度高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用己涉及到分析化學(xué)、藥物科學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域。本論文將壓電傳感技術(shù)用于藥物檢測(cè)和生物分析化學(xué),并結(jié)合前沿的納米技術(shù),研究了小分子藥物、氨基酸與蛋白質(zhì)在固液界面上的物理化學(xué)過程;構(gòu)建了納米碳管/導(dǎo)電聚合物/酶生物傳感器,并研究了其電化學(xué)響應(yīng)行為。本論文的主要研究工作如下:1. 通過對(duì)具有選擇性吸附的藥物固體活性膜和具有靈敏質(zhì)量響

2、應(yīng)的壓電石英晶體進(jìn)行有機(jī)的組合,開創(chuàng)性地研制了非電位響應(yīng)的苯妥英陰離子藥物體聲波傳感器,并推導(dǎo)了響應(yīng)模型。所研制的傳感器在真實(shí)樣品溶液中進(jìn)行了定量測(cè)定,得到了令人滿意的結(jié)果。2. 直接將蛋白質(zhì)吸附于金屬表面通常導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性與失活,本文用具有生物相容性的納米金作為活性基體固定蛋白質(zhì),并用壓電阻抗分析技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了磷酸伯氨喹與牛血清白蛋白在裸金電極、硫醇修飾和納米金修飾金電極上的結(jié)合過程?；趬弘娮杩辜夹g(shù)提供的多維信息,我們研究了結(jié)合過

3、程動(dòng)力學(xué)并推導(dǎo)了響應(yīng)模型。和其它實(shí)時(shí)技術(shù)如流動(dòng)注射分析、表面等離子體共振相比,壓電阻抗分析技術(shù)能提供藥物和蛋白質(zhì)結(jié)合的多維信息,其等效電路參數(shù)的變化反映了傳感器/液體界面的物理化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明,由于蛋白質(zhì)在固體表面吸附引起的頻率響應(yīng)可用兩個(gè)指數(shù)函數(shù)的和的形式來描述。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米金是修飾生物分子的良好基底。同裸金電極和硫醇修飾電極相比,納米金修飾電極具有更大的容量、更好的生物活性和相容性。這將在生物學(xué)上及藥物的進(jìn)一步臨床研究中發(fā)揮作

4、用。3. 利用具有生物相容性的納米金作為活性基體固定蛋白質(zhì),并用壓電阻抗技術(shù)、循環(huán)伏安和電化學(xué)交流阻抗技術(shù)研究了安定與人血清白蛋白的結(jié)合作用。電化學(xué)數(shù)據(jù)表明人血清白蛋白的吸附導(dǎo)致導(dǎo)納圓半徑增大;和裸金電極相比,在相同的濃度下,修飾納米金的電極具有更大的容量。在人血清白蛋白和安定的結(jié)合過程中,隨著藥物濃度的增加,導(dǎo)納圓半徑和雙電層電容均增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,納米金具有更大的比表面積并能起到電子導(dǎo)電通道的作用。壓電阻抗技術(shù)能提供蛋白質(zhì)和藥物結(jié)

5、合的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并輔證電化學(xué)數(shù)據(jù)?；趬弘娮杩辜夹g(shù)提供的多維信息,我們研究了結(jié)合過程的壓電藥物體聲波傳感器及納米結(jié)構(gòu)生物傳感器的研制和應(yīng)用動(dòng)力學(xué)。 4.利用壓電阻抗分析技術(shù)首次實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了氨基酸與人血清白蛋白在納米金 修飾金電極上的結(jié)合過程。壓電阻抗分析等效電路參數(shù)的變化反映了傳感 器/液體界面的物理化學(xué)性質(zhì)。相同的實(shí)驗(yàn)條件下,當(dāng)存在有用超濾方法得 到的尿毒癥患者的血清提取物時(shí),L一色氨酸與人血清白蛋白的結(jié)合位點(diǎn)與 無競(jìng)爭(zhēng)劑時(shí)相比,并未有明顯

6、改變,但結(jié)合常數(shù)明顯減小。利用該方法，我們可證實(shí)尿毒癥患者的血清提取物取代了L一色氨酸與人血清白蛋白的結(jié)合,從而增加了L一色氨酸游離部分的百分?jǐn)?shù),使得它能進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng)等 組織,產(chǎn)生毒性。 5.采用直接吸附和與導(dǎo)電聚合物共聚的方式,構(gòu)建了兩種酪氨酸酶用碟內(nèi)米 碳管生物傳感器,并對(duì)兩種電極的性能進(jìn)行了一系列研究。和文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的微盤鉑陣列電極相比,我們所研制的電極響應(yīng)更快速,說明碳納米管能加 速電子轉(zhuǎn)移;和碳糊電極相比,研制的電極K護(hù)更小,說明