電化學(xué)生物傳感器是指在固體電極表面固定敏感生物分子（如適配體和蛋白質(zhì)）用于特異性識(shí)別目標(biāo)物并將產(chǎn)生的生化信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)的分析器件。電化學(xué)生物傳感器具有理論完善、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作便捷、成本低廉、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于生化技術(shù)、食品工業(yè)、環(huán)境分析、生物醫(yī)學(xué)及臨床診斷等領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展,納米生物傳感技術(shù)漸漸走進(jìn)了公眾的視野,許多的納米材料被用于生物傳感器的研究與設(shè)計(jì)。其中,碳納米材料因其高導(dǎo)電性、大比表面積以及良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)經(jīng)常被選作固體電極的修飾增敏劑,旨在實(shí)現(xiàn)生物識(shí)別元件更大負(fù)載的同時(shí)增強(qiáng)電化學(xué)信號(hào),提升電化學(xué)檢測(cè)靈敏度。本論文主要圍繞碳納米纖維及其復(fù)合材料的制備與表征,電化學(xué)適配體/蛋白質(zhì)傳感器的構(gòu)建,重金屬汞離子(Hg²⁺)、鉛離子(Pb²⁺)以及三氯乙酸（TCA）、溴酸鉀（KBrO₃）、亞硝酸鈉（NaNO₂）等物質(zhì)的高靈敏電化學(xué)檢測(cè)幾方面,開(kāi)展了以下工作:1.采用靜電紡絲法制備了聚丙烯腈纖維（PANF）,進(jìn)一步通過(guò)高溫碳化技術(shù)得到了碳納米纖維（CNF）。利... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（A）以氧為中繼體的第一代生物傳感器響應(yīng)機(jī)制；（B）以氧化還原媒介體傳遞

海南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-1（A）以氧為中繼體的第一代生物傳感器響應(yīng)機(jī)制；（B）以氧化還原媒介體傳遞電子的第二代生物傳感器響應(yīng)機(jī)制；（C）酶和電極之間直接電子轉(zhuǎn)移的第三代生物傳感器響應(yīng)機(jī)制。1.1.2電化學(xué)生物傳感器的工作原理傳感器是記錄物理、化學(xué)或生物變化并將其轉(zhuǎn)換為可測(cè)量信號(hào)的設(shè)備。它的類(lèi)型和配置有很多種，但其整體結(jié)構(gòu)主要由三個(gè)部分組成，如圖1-2所示，（1）生物識(shí)別元件，它是固定在傳感器上用于識(shí)別待測(cè)物的探針，對(duì)特定的目標(biāo)物質(zhì)能夠作出選擇性響應(yīng)，避免了待測(cè)物中存在的其他樣品干擾測(cè)試結(jié)果并造成誤差；（2）換能器，將識(shí)別過(guò)程中發(fā)生的變化轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的信號(hào)；（3）信號(hào)處理器，用于接收信號(hào)并將其顯示為能夠使用的格式。此外，一些生物傳感器還包括信號(hào)放大器，用以放大識(shí)別過(guò)程中產(chǎn)生的信號(hào)[11]。當(dāng)傳感器浸入待測(cè)物溶液中時(shí)，待測(cè)底物會(huì)進(jìn)入傳感器上的選擇性識(shí)別層內(nèi)部，此時(shí)生物識(shí)別元件會(huì)與之發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)趨于穩(wěn)定時(shí)，底物濃度能夠以電流、電阻或電位等模式進(jìn)行檢測(cè)分析[12]。圖1-2電化學(xué)生物傳感器的組成結(jié)構(gòu)示意圖。1.1.3電化學(xué)生物傳感器的分類(lèi)生物功能作為電化學(xué)生物傳感器的重要特征，主要由生物識(shí)別元件決定。因此，識(shí)別元件的不同決定了傳感器的特異選擇性，根據(jù)選用的識(shí)別元件（酶，蛋白質(zhì)，抗體，核酸，細(xì)胞，組織或受體等），可將電化學(xué)生物傳感器大致分為以下幾類(lèi)[12]：

海南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文6適配體（Aptamer）是指通過(guò)使用指數(shù)富集方法（SystematicEvolutionofLigandsbyExponentialEnrichment，SELEX）從隨機(jī)寡核苷酸文庫(kù)中篩選得到的能夠與靶標(biāo)物發(fā)生特異性結(jié)合的寡核苷酸序列，該序列既可以由核糖核酸（RNA）組成，也可以由脫氧核糖核酸（DNA）組成，長(zhǎng)度一般為25~60核苷酸[39,40]。如圖1-3所示，SELEX篩選過(guò)程的主要步驟有：首先，通過(guò)化學(xué)合成的方式建立寡核苷酸文庫(kù)，文庫(kù)中核苷酸鏈兩端的序列均已確定，中間片段是長(zhǎng)度約20至40堿基隨機(jī)合成的序列。其次，篩選出對(duì)靶標(biāo)物具有親和力的核酸序列，將靶標(biāo)物加入到核苷酸文庫(kù)中，反應(yīng)一定時(shí)間后形成特定的核酸序列-靶標(biāo)物復(fù)合物。再次，通過(guò)分離基質(zhì)將對(duì)靶標(biāo)物有親和力的核酸序列從庫(kù)中分離出來(lái)，常用的分離方法有親和柱分離法、硝酸纖維素過(guò)濾法、微孔板分離法、電泳法、磁珠分離法等。然后，將對(duì)靶標(biāo)物具有親和力的核酸序列作為模板進(jìn)行PCR體外擴(kuò)增，不斷重復(fù)篩選與擴(kuò)增過(guò)程，直至親和力不再變化，即可得到對(duì)靶標(biāo)物具有特異性識(shí)別能力的適配體。最后，對(duì)所篩選出的適配體進(jìn)行克壟測(cè)序[41,42]。圖1-3SELEX技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)圖解。1.2.4適配體的結(jié)構(gòu)適配體的基本結(jié)構(gòu)單元是核苷酸，核苷酸主要是由嘌呤堿或嘧啶堿、核糖或脫氧核糖以及磷酸三種物質(zhì)組成。核苷酸包括核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸兩種，分別能構(gòu)成相應(yīng)的核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。如圖1-4所示，核糖核苷酸主要由尿嘧啶（U）、腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鳥(niǎo)嘌呤（G）四種堿基組成。脫氧核糖核苷酸主要由胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤、胞嘧啶、鳥(niǎo)嘌呤四種堿基組成[12]。


本文編號(hào)：3603853