【摘要】：近年來(lái),電化學(xué)傳感分析技術(shù)不斷得到突破,這得益于納米技術(shù)與生物技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展。電化學(xué)生物傳感分析技術(shù)具有高靈敏度、低成本、簡(jiǎn)便快速等優(yōu)點(diǎn)且選擇性高、特異性強(qiáng),在微量和痕量分析中占有不可或缺的地位。電化學(xué)生物傳感分析檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、快捷,一直被研究人員所關(guān)注。將納米材料與電化學(xué)生物傳感器相結(jié)合,利用納米材料的特性,可以提高傳感器檢測(cè)靈敏度,縮短檢測(cè)時(shí)間,還可以進(jìn)一步穩(wěn)定傳感器的理化性質(zhì),使得傳感器檢測(cè)性能得到顯著提高。致力于研究和構(gòu)建基于納米材料增敏的電化學(xué)生物傳感器的分析檢測(cè)技術(shù),并將該技術(shù)運(yùn)用于乳品的安全檢測(cè)與品質(zhì)監(jiān)控,使技術(shù)與實(shí)際相結(jié)合,利用技術(shù)檢測(cè)手段來(lái)使得消費(fèi)者的健康得到足夠的保障,同時(shí)也間接促進(jìn)乳品行業(yè)的發(fā)展。本文構(gòu)建了三種不同的電化學(xué)DNA傳感器,并將其用于乳品中Hg~(2+)、Ag~+和Pb~(2+)的痕量檢測(cè)。具體內(nèi)容分為:第一部分:基于AuNFs功能化納米增敏材料的DNA傳感器用于乳品中Hg~(2+)的電化學(xué)檢測(cè)以金納米花(AuNFs)作為傳感器平臺(tái),利用胸腺嘧啶與汞離子之間的特異性配位(T-Hg~(2+)-T)構(gòu)建一個(gè)高靈敏度、高選擇性的電化學(xué)DNA傳感器。實(shí)驗(yàn)證明,以金納米花納米材料作為電化學(xué)傳感平臺(tái)可以提高信號(hào)標(biāo)簽的電子傳遞速度,同時(shí)其自身特性使得傳感器擁有良好的生物相容性的微環(huán)境。3'修飾有電信號(hào)物質(zhì)(MB)的T-rich DNA利用5'的巰基同電極表面的AuNFs以Au-S固定,使得MB遠(yuǎn)離電極。通過(guò)T-rich DNA與Hg~(2+)的結(jié)合折疊DNA來(lái)減少M(fèi)B與電極之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的放大從而實(shí)現(xiàn)Hg~(2+)的檢測(cè)。最終實(shí)驗(yàn)表明,在一系列的優(yōu)化條件下,傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)峰值電流的變化與Hg~(2+)濃度在1 fM~1nM存在良好的線性關(guān)系,檢出限為0.39 fM(S/N=3)。通過(guò)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)也對(duì)乳品中的Hg~(2+)進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)計(jì)算回收率在89%~104.2%范圍內(nèi)。本文提出的檢測(cè)策略具有良好的性能,表明其運(yùn)用在評(píng)估乳品品質(zhì)變化中具有有效的發(fā)展?jié)摿�。同時(shí),該適配體傳感器對(duì)Hg~(2+)存在選擇性,其他金屬離子(例如:Pb~(2+),Zn~(2+),Ni~(2+),Co~(2+),Co~(2+)和Cd~(2+))的干擾性微乎其微,對(duì)于實(shí)際應(yīng)用于Hg~(2+)的檢測(cè)具有較大的意義。第二部分:金屬有機(jī)框架功能化材料作為仿生酶用于乳品中Ag~+的電化學(xué)檢測(cè)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)合成一種結(jié)合有金納米顆粒的卟啉高分子金屬有機(jī)框架用于構(gòu)建電化學(xué)DNA傳感器,并利用該核酸傳感器實(shí)現(xiàn)Ag~+的檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中當(dāng)有Ag~+存在時(shí),傳感器平臺(tái)的富胞嘧啶DNA探針會(huì)與金屬銀離子發(fā)生配位反應(yīng),從而使得DNA發(fā)生折疊構(gòu)相改變,最終使得連接在DNA 5′端的PorMOFs接近電極表面。利用PorMOFs的催化活性催化羥胺產(chǎn)生電信號(hào)達(dá)成銀離子檢測(cè)目的。在最優(yōu)條件下,依據(jù)檢測(cè)結(jié)果可以表明SWV電流變化與Ag~+濃度在10~(-13) M到10~(-6) M范圍內(nèi)表現(xiàn)出顯著的線性關(guān)系,其最低檢測(cè)限為0.016 pM(S/N=3)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該核酸傳感器對(duì)Ag~+的檢測(cè)呈現(xiàn)出極好的重現(xiàn)性和優(yōu)良的選擇性,在實(shí)踐的樣品檢測(cè)中依舊表現(xiàn)優(yōu)異。第三部分:金屬有機(jī)框架功能化材料作為仿生酶用于乳品中Pb~(2+)的電化學(xué)檢測(cè)制備一種功能化鐵卟啉金屬有機(jī)框架化合物(FeTCPP@MOF)DNA探針化并用于鉛離子的檢測(cè)具有高靈敏度的電化學(xué)傳感平臺(tái)。將AuNPs結(jié)合在FeTCPP@MOF表面,使其與DNA探針上的巰基利用Au-S鍵結(jié)合形成DNA2/AuNPs-FeTCPP@MOF探針。FeTCPP@MOF的擬酶催化性可以將鄰苯二胺化成二胺偶氮苯,從而產(chǎn)生明顯可見(jiàn)的電化學(xué)信號(hào)。傳感器在有鉛離子存在的情況下,固定在電極表面的DNA1識(shí)別位點(diǎn)(rA)會(huì)被鉛離子特異性識(shí)別,使得DNA1鏈斷開(kāi)并與DNA2/AuNPs-FeTCPP@MOF探針上的DNA2識(shí)別并雜交結(jié)合同時(shí)將FeTCPP@MOF有機(jī)框架固定在電極表面。此時(shí),核酸傳感器的信號(hào)開(kāi)關(guān)打開(kāi),實(shí)現(xiàn)Pb~(2+)的電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示,SWV電流信號(hào)變化值與Pb~(2+)在1 pM至100 nM范圍內(nèi)具有顯著的線性關(guān)系,檢測(cè)限達(dá)到0.36 fM(S/N=3)。制備的傳感器在實(shí)際樣品的檢測(cè)中表現(xiàn)良好,且低成本操作簡(jiǎn)單具有高靈敏度和優(yōu)異的選擇性。
【圖文】：

基于金屬有機(jī)框架材料催化電化學(xué) DNA 傳感器在乳品中重金屬的檢測(cè)應(yīng)用研究1.2.1 電化學(xué) DNA 傳感器原理電化學(xué) DNA 傳感器的原理[8, 9]：被分析物擴(kuò)散進(jìn)入固定化分子識(shí)別元件，，分析物與識(shí)別元件之間發(fā)生直接或間接的生物化學(xué)反應(yīng)并且產(chǎn)生生物化學(xué)信號(hào)繼而被相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)將產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可測(cè)定和可處理的電信號(hào)，電信號(hào)強(qiáng)度與被分析物濃度存在比例關(guān)系，繼而再通過(guò)檢測(cè)儀器輸出信號(hào)，計(jì)算出被測(cè)物濃度。以圖 1.1 所示，可直觀的了解傳感器工作原理。

圖 1.1 電化學(xué) DNA 傳感器工作原理示意圖Fig.1.1 The working principle diagram of aptasensor化學(xué) DNA 傳感器的類(lèi)型核酸傳感器的工作原理差別，大致可分為五種類(lèi)型[10]：利用號(hào)的直接 DNA 電化學(xué)、通過(guò)化學(xué)介體增加檢測(cè)靈敏度的間接介體直接標(biāo)記在 DNA 上的特異性氧化還原指示劑型、DNA 介修飾納米材料的納米顆粒電化學(xué)放大五種。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TS252.7;O657.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2688319