【摘要】：光電化學(xué)生物傳感器是一種近年來(lái)迅速興起并處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)的新型傳感器。這種新型傳感技術(shù)是通過(guò)把光電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和待測(cè)物質(zhì)之間的特異性識(shí)別反應(yīng)結(jié)合在一起而發(fā)展起來(lái)的。該種傳感技術(shù)對(duì)待測(cè)物質(zhì)的檢測(cè)方式主要是:光生電子在外加光源照射下產(chǎn)生之后會(huì)在待測(cè)物質(zhì)、電極材料及電極之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)移,通過(guò)該種氧化還原反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生光電流響應(yīng)。作為一種結(jié)合了光化學(xué)及電化學(xué)優(yōu)點(diǎn)的新型傳感技術(shù),該種傳感技術(shù)的檢測(cè)背景信號(hào)較低、組裝成本較低、靈敏度及特異性較高、所需儀器簡(jiǎn)單等。然而,盡管光電化學(xué)方法展現(xiàn)了諸多優(yōu)點(diǎn),并且近些年來(lái)關(guān)于光電化學(xué)生物傳感器的報(bào)道已經(jīng)很多,但是與傳統(tǒng)電化學(xué)方法比較來(lái)說(shuō),光電化學(xué)分析檢測(cè)方法仍然不夠成熟,其檢測(cè)模式單一且光電轉(zhuǎn)換效率有待提高。因此,在構(gòu)建光電化學(xué)生物傳感器時(shí),發(fā)現(xiàn)高光電轉(zhuǎn)換效率、高光電吸收范圍的光電活性材料并且開發(fā)新的信號(hào)檢測(cè)模式是很有必要的。本論文主要利用了半導(dǎo)體納米材料及其復(fù)合物作為光電活性材料構(gòu)建了一系列具有高靈敏度的光電化學(xué)生物傳感器,并對(duì)其在蛋白質(zhì)、DNA、抗原檢測(cè)方面進(jìn)行了探討。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.基于TiO_2/CdS:Eu/CdS共敏化結(jié)構(gòu)的信號(hào)放大型光電化學(xué)生物傳感器對(duì)MUC1粘蛋白的檢測(cè)本章構(gòu)建了一種基于TiO_2/CdS:Eu/CdS共敏化結(jié)構(gòu)的信號(hào)放大型光電化學(xué)生物傳感器,并將其應(yīng)用于MUC1粘蛋白的檢測(cè)。將固定濃度的TiO_2懸濁液滴加在固定面積的FTO電極表面,自然晾干后在馬弗爐中450℃空氣氛下qF燒30min形成一層均勻的TiO_2薄膜,通過(guò)連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法,在TiO_2薄膜表面組裝CdS:Eu納米材料,形成TiO_2/CdS:Eu復(fù)合物修飾電極。將上述復(fù)合物修飾電極作為生物傳感器的光電化學(xué)基底來(lái)層層組裝目標(biāo)檢測(cè)物MUC1的適配體DNA(DNA2)及其互補(bǔ)DNA(DNA1),并將信號(hào)放大元件標(biāo)記于DNA2末端,以此形成TiO_2/CdS:Eu/CdS共敏化結(jié)構(gòu),增強(qiáng)光電流強(qiáng)度。當(dāng)檢測(cè)目標(biāo)物時(shí),MUC1會(huì)與標(biāo)記信號(hào)放大元件的DNA2產(chǎn)生特異性結(jié)合,從而離開電極表面,導(dǎo)致TiO_2/CdS:Eu/CdS共敏化效果減弱,即光電流強(qiáng)度降低。生物傳感器的光電流強(qiáng)度與目標(biāo)檢測(cè)物MUC1的濃度對(duì)數(shù)成線性相關(guān),并且具有較高的靈敏度,其線性范圍為1nM-5μM,對(duì)目標(biāo)物MUC1的最低檢測(cè)濃度約為0.3nM。同時(shí),在具有較低檢測(cè)限的同時(shí),傳感器對(duì)目標(biāo)物的檢測(cè)也具備很好的特異性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。綜上所述。所提出傳感器對(duì)其它目標(biāo)物質(zhì)分析檢測(cè)領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。2.基于TiO_2/Au納米復(fù)合材料的光電化學(xué)DNA傳感器對(duì)特定DNA的檢測(cè)將金納米顆粒通過(guò)吸附與煅燒反應(yīng)沉積在TiO_2電極表面以此形成TiO_2/Au納米復(fù)合材料修飾電極,將其作為DNA傳感器的光電化學(xué)基底材料固定發(fā)卡DNA探針。在探針DNA末端連接信號(hào)放大元件CdSe-COOH,當(dāng)未檢測(cè)目標(biāo)物Ki-67時(shí),處于發(fā)卡結(jié)構(gòu)的DNA探針末端連接的信號(hào)放大元件CdSe靠近TiO_2/Au電極表面,形成敏化效應(yīng),使光電流強(qiáng)度大大增加。當(dāng)目標(biāo)DNA存在時(shí),與發(fā)卡DNA探針形成直立的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),此時(shí),作為信號(hào)放大元件的CdSe量子點(diǎn)會(huì)遠(yuǎn)離TiO_2/Au納米復(fù)合材料修飾電極表面,使敏化作用減弱,光電流強(qiáng)度明顯降低。在實(shí)驗(yàn)條件保持最優(yōu)的情況下,所提出的傳感器光電流響應(yīng)信號(hào)與待測(cè)DNA的濃度有間接性線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中線性檢測(cè)范圍為0.1μM-10fM,最低檢測(cè)濃度約為3 fM。與此同時(shí),該傳感器對(duì)待測(cè)目標(biāo)物的檢測(cè)也具有很好的穩(wěn)定性及特異性。3.基于CdS功能化的g-C_3N_4納米復(fù)合材料的無(wú)標(biāo)記光電化學(xué)生物傳感器對(duì)尿激酶型纖溶酶原激活劑的檢測(cè)本章使用CdS功能化的g-C_3N_4納米復(fù)合材料(CdS-g-C_3N_4)作為光電活性物質(zhì)構(gòu)建了一種無(wú)標(biāo)記的光電化學(xué)生物傳感器,并且應(yīng)用于尿激酶型纖溶酶原激活劑(u-PA)的檢測(cè)。將固定濃度的Au-g-C_3N_4納米復(fù)合材料滴加到用PDDA處理過(guò)的FTO電極表面,自然晾干后作為生物傳感器的光電化學(xué)基底固定u-PA抗體,當(dāng)用不同濃度的u-PA抗原處理傳感器電極時(shí),光電化學(xué)電流產(chǎn)生明顯降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,生物傳感器的光電化學(xué)電流強(qiáng)度與目標(biāo)物u-PA抗原的濃度對(duì)數(shù)成線性相關(guān),檢測(cè)范圍為1μg/mL-0.1pg/mL,最低檢測(cè)限為33fg/mL。與此同時(shí),所提出傳感器對(duì)待測(cè)物質(zhì)檢測(cè)也有很高的靈敏度,特異性、重復(fù)性和穩(wěn)定性也比較不錯(cuò)。4.基于鈣鍛礦型LaFeO_3納米材料的光電化學(xué)免疫傳感器對(duì)IL-6的檢測(cè)本通過(guò)浸漬-提拉法及煅燒過(guò)程在FTO電極表面燒制了鈣鈦礦型的LaFeO_3納米材料薄膜,構(gòu)建了一種無(wú)標(biāo)記的光電化學(xué)免疫傳感器,并且應(yīng)用于白介素-6(IL-6)的檢測(cè)。通過(guò)XRD及SEM等方法驗(yàn)證所制備納米材料修飾電極制備成功。將固定濃度的IL-6抗體滴加在上述LaFeO_3納米材料薄膜電極表面,自然晾干,在電極表面接入不同濃度的IL-6抗原之后,光電化學(xué)電流產(chǎn)生明顯降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所構(gòu)建的免疫傳感器對(duì)IL-6抗原有高靈敏度的檢測(cè),光電流強(qiáng)度與IL-6抗原的濃度對(duì)數(shù)成線性相關(guān),線性檢測(cè)范圍為0.1 μg/mL-0.1 pg/mL,最低檢測(cè)限達(dá)到33 fg/mL。同時(shí),所提出傳感器的特異性、重復(fù)性和穩(wěn)定性也比較良好。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O657.1
【圖文】：

Ｌｉ等１９１以ＣｕＯ－ＣｕＷ0４納米復(fù)合物為基礎(chǔ)納米材料，以循環(huán)放大技術(shù)檢測(cè)檢逡逑測(cè)ｍｉＲＮＡ－３１９ａ邋，該傳感器對(duì)目標(biāo)ＲＮＡ檢測(cè)范圍為１邋ｆＭ－０．１邋ｎＭ，最低檢測(cè)逡逑限為０．４７邋ｆＭ，如圖１－５。逡逑４逡逑

圖１－６以Ｌａ－Ｔｉ０２／ＣｄＳｅ納米復(fù)合結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的光電化學(xué)免疫傳感器應(yīng)用于前列腺抗原的檢逡逑測(cè)。逡逑Ｆｉｇ邋１－６邋Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｉｍｍｕｎｏｓｅｎｓｏｒ邋ｆｏｒ邋ｐｒｏｓｔａｔｅ邋ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ａｎｔｉｇｅｎ邋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ逡逑Ｌａ－Ｔｉ０２／ＣｄＳｅ．逡逑５逡逑

卜ｒ逡逑１邐、ＡＡ一）邐？逡逑r2r2ｆ邋ＣｏＯ邋ＣｕＮＶＯ．邋ＴＴＯ逡逑圖１－５以ＣｕＯ－ＣｕＷ0４納米復(fù)合材料為基礎(chǔ)的光電化學(xué)傳感器應(yīng)用于ｍｉＲＮＡ－３１９ａ的檢測(cè)。逡逑Ｆｉｇ．邋１－５邋Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｅｎｓｏｒ邋ｆｏｒ邋ｍｉＲＮＡ－３１９ａ邋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋ＣｕＯ－ＣｕＷ0４．逡逑－邋Ｌａ－Ｔｉ０２邐－邋＊；＊：邋Ｖ邋ＣｄＳｅ邋ＱＤｓ邋－邐Ａｂ，邋一邋“？邋：邋＞邐ＢＳＡ逡逑」邐＿邋腦邋Ｌｆｅｉ《逡逑灥土，＿；媭逡逑Ａ逡逑圖１－６以Ｌａ－Ｔｉ０２／ＣｄＳｅ納米復(fù)合結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的光電化學(xué)免疫傳感器應(yīng)用于前列腺抗原的檢逡逑測(cè)。逡逑Ｆｉｇ邋１－６邋Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｉｍｍｕｎｏｓｅｎｓｏｒ邋ｆｏｒ邋ｐｒｏｓｔａｔｅ邋ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ａｎｔｉｇｅｎ邋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ逡逑Ｌａ－Ｔｉ０２／ＣｄＳｅ．逡逑５逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 羅永春;李慷;張國(guó)慶;王文旭;馮治棋;;溶膠凝膠法制備鈣鈦礦型LaFeO_3薄膜及其在堿性水溶液中的電化學(xué)行為[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

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本文編號(hào)：2771277