本文關(guān)鍵詞：功能化納米材料與生物放大策略在電化學(xué)適體傳感器中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 電化學(xué)適體傳感器 凝血酶 Fe_3O_4磁珠 傒四甲酸 胺

【摘要】：電化學(xué)傳感器技術(shù)是應(yīng)用最廣泛,技術(shù)最成熟的傳感分析方法,具有檢測成本低,分析速度快,靈敏度高,操作方便,易于實現(xiàn)自動化和實時監(jiān)測等顯著特點。電化學(xué)適體傳感器是指以核酸適體作為分子識別元件,根據(jù)適體與目標物配合體結(jié)合前后電化學(xué)信號的變化來進行分析檢測的電化學(xué)生物傳感器。由于結(jié)合了適體和電化學(xué)分析方法兩方面的優(yōu)點,該類型生物傳感器已經(jīng)成為了近年來的一個研究熱點。與此同時,將適體識別元件與各種電化學(xué)轉(zhuǎn)化器相結(jié)合構(gòu)建的新一代電化學(xué)適體傳感器進一步豐富了傳統(tǒng)的電化學(xué)檢測生物分子的方法。為了提高電化學(xué)適體傳感器的靈敏度,近年來,對新型功能化納米材料、各種生物放大技術(shù)和新穎催化劑的研究受到了廣泛的關(guān)注。這對于構(gòu)建高效、高靈敏、高選擇性并且可靠、實用的適體傳感器實現(xiàn)對目標分子檢測對于臨床醫(yī)學(xué)具有十分重要的意義。本文主要從新型的功能化納米材料的制備,新穎信號放大技術(shù)和催化劑的創(chuàng)新等方面來進行研究,并制備了一系列高靈敏的電化學(xué)適體傳感器。本文主要研究如下:1.基于剪切誘發(fā)的雜交鏈式反應(yīng)電化學(xué)檢測凝血酶在目前的工作中,我們通過引入基于剪切的雜交鏈式反應(yīng)構(gòu)建了一個新型的、免標記的、Qg夾心的電化學(xué)傳感器對凝血酶進行檢測。該適體傳感器設(shè)計了一條新穎的單鏈DNA,該DNA鏈包含了凝血酶適體結(jié)合序列,DNAzyme酶序列和一個信號reporter序列。沒有目標凝血酶的時候,設(shè)計的DNAzyme酶序列能夠通過堿基互補配對的方式與凝血酶適體鏈結(jié)合,然后Cu2+能夠通過剪切位點對這個binding DNA進行剪切。當有目標凝血酶存在時,凝血酶可以優(yōu)先和凝血酶序列相結(jié)合形成適體-蛋白復(fù)合物,從而封閉DNAzyme酶序列中的切割位點,阻止binding DNA被基于Cu2+切割的DNAzyme酶剪切。這種基于Cu2+的剪切酶不易失活,并且具有相當高的剪切效率,同時也降低了實驗的成本,減小了操作的復(fù)雜性。而留在電極表面的binding DNA,在兩個輔助DNA鏈A1和A2的幫助下引發(fā)雜交鏈式反應(yīng)(HCR)。之后,電子媒介體六氨合釕([Ru(NH3)6]3+)能嵌入DNA雙鏈產(chǎn)生強的電化學(xué)信號定量的檢測凝血酶。HCR的引入不僅可以將電活性物質(zhì)固載在電極表面,與此同時固載量也大幅度的增加,使得電化學(xué)信號增大。為了進一步放大電化學(xué)信號,多巴胺還原的石墨烯(PDA/GO)作為一個固載基質(zhì)被引入該工作中。與此同時,這一材料的引入也提高了該適體傳感器的靈敏度�；谶@樣的一個策略,這個適體傳感器在一個0.0001-50 nmol·L-1這樣一個寬的線性范圍呈現(xiàn)出了0.05 pmol·L-1這樣一個低的檢測限。除此之外,這個設(shè)計的傳感器呈現(xiàn)了好的特異性,一定的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。這些進一步的說明了該適體傳感器的優(yōu)越的性能。由于以上的這些因素,這個工作中的構(gòu)建方法的提出可能拓展到臨床醫(yī)學(xué)的領(lǐng)域。2.3,4,9,10-傒四甲酸/鄰苯二胺納米材料作為新穎的氧化還原探針在基于Fe_3O_4磁珠作為無酶催化劑的電化學(xué)適體傳感器體系的應(yīng)用在目前的工作中,新穎的氧化還原探針3,4,9,10-傒四甲酸/鄰苯二胺納米材料被成功的合成,并被應(yīng)用到了一個基于無酶催化Fe_3O_4磁珠催化放大的電化學(xué)適體傳感器當中來檢測凝血酶(TB)。已經(jīng)合成的PTCA/OPD材料具有比表面積大,成膜性和穩(wěn)定性好的特點。重要的是,我們運用理論計算的方式證明了PTCA和OPD之間的π-π堆積和氫鍵的作用的協(xié)同影響有效地增加了電子的離域和共振能量轉(zhuǎn)移,最終促使了PTCA的亂峰變成了一對很好的氧化還原峰,并且可以作為氧化還原探針應(yīng)用在電化學(xué)的領(lǐng)域�？傊�,目前的工作不僅突出了新穎的,具有電化學(xué)活性和導(dǎo)電性的氧化還原探針,而且賦予了Fe_3O_4磁珠(MB)在人工模擬酶和電化學(xué)分析領(lǐng)域新的應(yīng)用。所設(shè)計的傳感器在0.0001 nmol·L-1到30 nmol·L-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)出了0.05 pmol·L-1低的檢測限。有意義的是,PTCA和OPD之間的調(diào)查研究將會成為尋找更多多功能的納米材料設(shè)計新的、有效的電化學(xué)傳感器以及相關(guān)的體系提供一個依據(jù)。3.傒四甲酸衍生物多功能化的超分子合成及其在適體傳感器的應(yīng)用在這個工作中,一系列新穎的多功能化的傒四甲酸衍生物超分子材料由PTCA和胺類物質(zhì)之間的氫鍵作用而合成。這些材料具有大的比表面積,好的成膜性和高的穩(wěn)定性。重要的是,我們發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象:這些形成的超分子消除了PTCA本身的亂的氧化還原峰,并且得到了一對很好的氧化還原峰,這一對氧化還原峰可以作為電荷的產(chǎn)生和電荷的轉(zhuǎn)移的氧化還原載體。另外,我們通過理論與實際的研究對導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生可能的機理進行了討論。為了進一步揭示這些新穎的多功能化的超分子材料的優(yōu)越性,PTCA/TEA作為最好的氧化還原載體的候選材料被應(yīng)用到了一個“signal-on”的電化學(xué)適體傳感器當中來檢測凝血酶(TB)。該傳感器將采用Fe_3O_4磁珠(MB)作為模擬酶對PTCA/TEA進行催化實現(xiàn)信號的放大。結(jié)果,在0.0001 nmol·L-1到50 nmol·L-1的濃度范圍內(nèi)獲得了一個較低的檢測限0.05pmol·L-1。并且這個適體傳感器具有好的特異性,一定的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性�？傊�,PTCA和胺類物質(zhì)之間的研究將會為拓展PTCA在電分析及其相關(guān)的領(lǐng)域的領(lǐng)用而尋找基于PTCA的多功能化的超分子材料提供重要的依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212

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