【摘要】：光電化學(xué)(PEC)生物分析是一種新興的傳感技術(shù),它以光作為輸入信號,光電流作為輸出信號,由于其靈敏度高、背景信號低而受到研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。半導(dǎo)體納米材料尤其是金屬硫族量子點,擁有不同于本體材料的光電化學(xué)性能,如量子限域效應(yīng)、表面效應(yīng)等,可開發(fā)不同性能的光電傳感器件,并呈現(xiàn)微型化與智能化的趨勢,在生物分析領(lǐng)域中具有極大的應(yīng)用價值。1.開發(fā)了一種基于CdS/WS_2異質(zhì)結(jié)增強(qiáng)型的光電化學(xué)生物傳感器,對谷胱甘肽(GSH)進(jìn)行高靈敏測定。通過層層自組裝的方法成功構(gòu)建了 CdS/WS_2光陽極,與單獨的CdS量子點修飾電極相比,光電流增加到3.1倍。在光照條件下,CdS量子點的光生電子通過WS_2納米片逐步轉(zhuǎn)移至ITO電極,其光激發(fā)產(chǎn)生的空穴可以迅速被GSH清除,使其氧化為谷胱甘肽二硫化物,從而抑制電子-空穴對的復(fù)合,產(chǎn)生顯著的光電流變化。在優(yōu)化條件下,該生物傳感器具有良好的傳感性能,如檢測電位低(0 V vs Ag/AgCl)、穩(wěn)定性好、選擇性高、線性范圍寬(20 μM-2.5 mM),檢測限為5.82 μM。此外,該傳感器也被成功地用于檢測人血清樣品中的GSH。2.采用CdS/WS_2異質(zhì)結(jié)效應(yīng)、雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和酶催化反應(yīng)三重信號放大策略成功構(gòu)建了一種光電傳感器用于DNA的痕量檢測。CdS/WS_2異質(zhì)結(jié)的引入不僅能夠極大提高體系的光電流信號,還為DNA探針的固定提供一個良好的微環(huán)境。當(dāng)目標(biāo)DNA存在時,DNA探針通過DNA識別反應(yīng)將其固定在電極表面,并在輔助探針的協(xié)助下引發(fā)雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng),形成長的含有大量bio-H1和bio-H2的DNA雙鏈結(jié)構(gòu)。然后,利用生物素-親和素的相互作用將堿性磷酸酶組裝在雙鏈DNA表面,從而催化電解液中的L-抗壞血酸-2-磷酸三鈉鹽水解產(chǎn)生抗壞血酸。該抗壞血酸作為電子供體,可以有效抑制電子-空穴對的復(fù)合,產(chǎn)生顯著的光電流變化,從而提高了傳感器的靈敏度,實現(xiàn)對目標(biāo)DNA的特異性和高靈敏檢測。該生物傳感器具有良好的傳感性能,線性范圍寬(5 fM-50 pM),檢測限低至2.29 fM。這種基于多重信號放大的傳感策略對光電化學(xué)傳感平臺的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。3.成功制備了巰基丙酸與環(huán)糊精共同修飾的CdTe量子點(MPA/SH-β-CD@CdTe QDs)以及環(huán)糊精修飾的金納米粒子(β-CD@Au NPs),并基于β-環(huán)糊精((β-CD)與金剛烷(ADA)之間的主客體識別作用和β-CD@Au NPs所具有的葡萄糖氧化酶特性構(gòu)建了一種新型的光電DNA傳感器。實驗證明CdTe量子點是一種氧氣敏感型半導(dǎo)體納米材料,其光電流的大小與電解液中氧氣的含量有關(guān)。當(dāng)目標(biāo)DNA存在時,它可以打開ADA標(biāo)記的發(fā)夾DNA,并形成DNA雙鏈結(jié)構(gòu)使兩端的ADA分離,從而通過主客體識別將其偶聯(lián)到電極表面。隨后,β-CD@Au NPs模擬酶也通過主客體作用固定到DNA雙鏈的另一端,從而高效催化氧化葡萄糖,消耗電解液中的氧氣,使光電流顯著減小。在優(yōu)化條件下,該生物傳感器具有良好的傳感性能,線性范圍寬(10 fM-100pM),檢測限為3.1 fM,選擇性和穩(wěn)定性良好,在生物分析和DNA檢測中具有廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.3;TB383.1
【圖文】：

逑電壓信號變化來檢測相應(yīng)的生物化學(xué)信息（例如分析物的濃度等）。下面是光電化學(xué)傳感逡逑器的基本工作原理示意圖，如圖１－２所示％。生物識別系統(tǒng)能夠?qū)⒁欢ǖ纳锘瘜W(xué)信息轉(zhuǎn)逡逑變?yōu)殡姌O表面或者電極周圍某種特定因素的變化，而這種變化會與光電活性材料的特性相逡逑關(guān)聯(lián)。在一定的光照條件下，電極會隨后將生物識別系統(tǒng)與光電活性材料之間的物理／化學(xué)逡逑相互作用轉(zhuǎn)化為電信號［３４，３５］。逡逑Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ逡逑Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ逡逑Ｓｉｇｎａｌ逡逑０邐Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ逡逑Ｗ１４逡逑：１逡逑ＰｔｏｂｅＡ邐Ｔ

本文編號：2716578