【摘要】：電化學(xué)生物傳感器是把發(fā)生生物識別反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的物理化學(xué)變化轉(zhuǎn)換成電信號并輸出的裝置。與其他傳感器相比,電化學(xué)生物傳感器具有選擇性好、檢測靈敏、分析速度高且成本較低等優(yōu)點(diǎn),近年來在分析化學(xué)領(lǐng)域廣受關(guān)注。另一方面,朊蛋白病是伴隨著認(rèn)知損傷、神經(jīng)功能障礙和深度腦損傷等一系列癥狀的致命性神經(jīng)退行性疾病,而朊蛋白是朊蛋白病的致病介導(dǎo)因子,體內(nèi)正常的細(xì)胞型朊蛋白經(jīng)錯(cuò)誤折疊轉(zhuǎn)變?yōu)閷Φ鞍酌负蜔嶙冃跃哂锌剐缘牟蝗苄缘矸蹣拥鞍讓?dǎo)致朊蛋白病。朊蛋白病具有傳染性,可以在人與不同動物物種之間傳播,變性的朊蛋白在人體內(nèi)沉積,導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)組織發(fā)生變性,最終導(dǎo)致死亡,具有極高的致死率。朊蛋白在人體內(nèi)的含量極低,因此,發(fā)展能夠快速靈敏檢測朊蛋白的傳感方法對于朊蛋白病的防治是十分必要的。本文基于納米材料具有比表面積大,活性位點(diǎn)多,易于修飾等特點(diǎn),發(fā)展了基于新型納米材料的朊蛋白電化學(xué)生物傳感器,實(shí)現(xiàn)了朊蛋白的靈敏檢測,具體工作內(nèi)容如下:(1)基于鈷-鈷普魯士藍(lán)納米材料,利用普魯士藍(lán)在堿溶液中的不穩(wěn)定性制備了新型朊蛋白電化學(xué)免疫傳感器。金納米粒子修飾的鈷-鈷普魯士藍(lán)納米復(fù)合材料在作為傳感器信號源的同時(shí)也作為固定朊蛋白(PrP~C)二抗的載體。當(dāng)PrP~C存在時(shí),通過抗原抗體間的免疫反應(yīng)把二抗-鈷-鈷普魯士藍(lán)-金納米粒子引入傳感平臺,形成一抗/PrP~C/二抗-鈷-鈷普魯士藍(lán)-金納米粒子的三明治結(jié)構(gòu)。加入氫氧化鉀后,鈷-鈷普魯士藍(lán)產(chǎn)生了明顯的DPV響應(yīng)電流,從而實(shí)現(xiàn)了朊蛋白的靈敏檢測。該免疫傳感器對PrP~C的檢測線性范圍為0.075 pg mL~(-1)-100 pg mL~(-1),檢測限低至0.014 pg mL~(-1),同時(shí),該傳感器也具有良好的選擇性與重現(xiàn)性�；谄浜唵蔚膫鞲薪Y(jié)構(gòu)及良好的檢測性能,替換相應(yīng)的抗體,該傳感器也可應(yīng)用于致病型朊蛋白和其他蛋白的檢測。(2)基于石墨烯獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì)設(shè)計(jì)了新型朊蛋白電化學(xué)免疫傳感器。利用GO與適配體之間的π-π堆積作用和GO與銅離子之間的化學(xué)鍵作用從而無需標(biāo)記就把信號因子引入了傳感平臺,制備了一種基于GO-Cu~(2+)的PrP~C電化學(xué)生物傳感器。通過在玻碳電極表面電沉積金納米粒子捕獲PrP~C一抗,當(dāng)PrP~C存在時(shí),固定在金納米粒子上的一抗通過抗原抗體識別作用捕獲抗原,再通過適配體與朊蛋白特異性結(jié)合反應(yīng)以及GO與適配體之間的π-π堆積作用把GO-Cu~(2+)復(fù)合材料引入傳感平臺,產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)電流,實(shí)現(xiàn)了PrP~C的靈敏檢測。所制備的傳感器在對朊蛋白的檢測線性范圍為2.5 pg mL~(-1)-56.25 pg mL~(-1),檢測限低至0.42 pg mL~(-1)。同時(shí),所制備的傳感器也具有良好的選擇性與重現(xiàn)性。(3)基于CoOOH納米片良好的催化性質(zhì)設(shè)計(jì)了新型朊蛋白電化學(xué)免疫傳感器。利用CoOOH納米片與適配體間的π-π堆積作用把CoOOH-Thi復(fù)合材料引入傳感平臺,制備一種基于CoOOH-Thi復(fù)合材料的新型PrP~C電化學(xué)生物傳感器。當(dāng)PrP~C存在時(shí),CoOOH-Thi復(fù)合材料被引入傳感系統(tǒng),形成一抗/PrP~C/適配體-CoOOH-Thi復(fù)合材料的三明治結(jié)構(gòu)。CoOOH-Thi復(fù)合材料在作為傳感器的信號源的同時(shí)也作為過氧化氫的催化劑促進(jìn)了電子的轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)了信號的放大。所制備的傳感器在對朊蛋白的檢測線性范圍為1.25 pg mL~(-1)-62.5 pg mL~(-1),檢測限低至0.097 pg mL~(-1)。同時(shí),所制備的傳感器也具有良好的選擇性與重現(xiàn)性。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.1;TB383.1
【圖文】：

光學(xué)生物傳感器、機(jī)械生物傳感器、比色生物傳感器、壓電生物傳感生物傳感器等[2]。根據(jù)國際應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會的報(bào)告，目前的生物傳感分為以下兩類：（1）基于質(zhì)量的電化學(xué)和光學(xué)生物傳感的傳感器[3-5]生物催化和吸附等生物元素的傳感器[6, 7]。生物傳感器的性能通過其限、線性范圍、選擇性、重復(fù)性、對干擾的響應(yīng)等來體現(xiàn)[8]。 電化學(xué)生物傳感器1 電化學(xué)生物傳感器概述電化學(xué)生物傳感器是將生物識別元件緊密耦合到電極換能器(換能器生物識別作用產(chǎn)生的物理化學(xué)變化轉(zhuǎn)換為有用的電信號)的分子傳感原理如圖 1.1 所示。電化學(xué)生物傳感器一般為由兩電極體系或三電極電化學(xué)電池的一部分。典型的三電極系統(tǒng)由工作電極，參比電極和對。在電化學(xué)傳感器中，電極可以檢測存在于主體內(nèi)的材料，而不會對成任何損害，因此，與其他傳感器相比，電化學(xué)傳感器具有更顯著的

伴隨著認(rèn)知損傷、神經(jīng)功能障礙和深度腦損傷疾病。目前，已有四種朊病毒病感染人類，分勞瑟-辛克爾綜合征、致命性家族性失眠癥和庫毒疾病可以感染動物、真菌和植物[19, 20]。朊病[21]，經(jīng)錯(cuò)誤折疊后的朊蛋白是可以形成不同構(gòu)我復(fù)制的方式進(jìn)一步誘導(dǎo)天然朊蛋白的錯(cuò)誤折PC和 PrPSc的構(gòu)象結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示)。這些錯(cuò)為非常穩(wěn)定的 β 折疊結(jié)構(gòu)[22]，其是一種對蛋白樣蛋白[23]。細(xì)胞型朊蛋白(PrPC)和不溶性淀粉疊的朊蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中擴(kuò)散，導(dǎo)致朊病同的朊蛋白病株，這些朊蛋白病株會進(jìn)一步增同的臨床表現(xiàn)來確定朊病毒病的種類，這種現(xiàn)白病株會分別對特定的細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)區(qū) 在不同部位沉積，導(dǎo)致不同的神經(jīng)損傷，潛伏

圖 1.3 SELEX 技術(shù)原理圖[54]SELEX(指數(shù)富集的配基系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù))是提高適配體穩(wěn)定性的最好辦法，原理如圖 1.3 所示[54]，通過 SELEX 可以篩選對復(fù)雜體系(如腫瘤細(xì)胞)具有高特性的適配體，目前，有很多適配體通過此方法已經(jīng)成功篩選出來。1.4.2 適配體篩選方法的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前，限制核酸適配體的應(yīng)用的原因主要有兩點(diǎn)：首先，天然核酸不具備夠高度匹配于靶分子的全部官能團(tuán)和足夠的構(gòu)象空間。也因此，目前人類蛋白中只有 30%能夠被成功匹配[55]。然而，但技術(shù)的進(jìn)步使得通過化學(xué)方法在寡核酸鏈上引入特殊的官能團(tuán)合成 DNA 成為可能，致使可用的各種適配體的數(shù)量著提高[56]。Gawande 等[57]人最近報(bào)道了這種有前景的方法的應(yīng)用研究，該研究僅證明了寡核苷酸的化學(xué)修飾顯著增加了它們對目標(biāo)物的親和力、穩(wěn)定性和抑效力，而且還發(fā)現(xiàn)了具有緩慢解離速率的新型適體適體(SOMAmer)。其次SELEX 過程相關(guān)的效率較低也導(dǎo)致目前可用的適配體較少[58]。基于此，目前也[59-61]

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本文編號：2749330