本文關(guān)鍵詞：基于多種信號(hào)放大策略構(gòu)建檢測(cè)疾病標(biāo)志物的電化學(xué)生物傳感器研究

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【摘要】：電化學(xué)生物傳感器是將電化學(xué)分析方法與生物傳感器相結(jié)合發(fā)展而來(lái),具有靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn),在生物分析、臨床檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。為了改善傳感器各項(xiàng)分析性能,多種信號(hào)放大策略被用于電化學(xué)傳感器的構(gòu)建。其中,納米材料由于具有比表面積大、導(dǎo)電性好以及電催化活性高等優(yōu)點(diǎn),為電化學(xué)生物傳感器的發(fā)展提供了新思路。本論文將多種功能化納米材料作為生物分子的固載基質(zhì),并將電化學(xué)傳感技術(shù)與納米材料放大、酶催化放大、雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放大等放大技術(shù)相結(jié)合,以凝血酶(TB)、基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP-2)為檢測(cè)對(duì)象,構(gòu)建了幾種靈敏的電化學(xué)生物傳感器。1.基于納米鈀修飾的石墨烯-二硫化鉬花狀納米復(fù)合物和酶催化放大的凝血酶電化學(xué)適體傳感器研究該體系在聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)存在時(shí),將二硫化鉬(MoS_2)原位還原在石墨烯納米片上,制備出具有大比表面積、良好導(dǎo)電性和花狀結(jié)構(gòu)的功能化石墨烯/二硫化鉬納米復(fù)合物(PDDA-G-MoS_2);并用鈀納米進(jìn)行修飾,得到的復(fù)合物(PdNPs/PDDA-G-MoS_2)進(jìn)一步固載卟啉鐵/G-四鏈體、葡萄糖氧化酶(GOD)和氧化還原探針甲苯胺藍(lán)(Tb),構(gòu)建靈敏的夾心型TB電化學(xué)適體傳感器。通過(guò)GOD有效催化葡萄糖的氧化,同時(shí)將溶解氧還原為H_2O_2;H_2O_2又被具有仿過(guò)氧化物模擬酶活性的PdNPs和卟啉鐵/G-四鏈體催化分解,而實(shí)現(xiàn)電化學(xué)信號(hào)的逐級(jí)放大,提高傳感器的靈敏度。適體傳感器的線性范圍為0.1 pmol·L-1~40 nmol·L-1,檢測(cè)下限為0.062 pmol·L-1。2.基于卟啉鐵/G-四鏈體作為信號(hào)標(biāo)簽和仿雙酶活性的金包四氧化三鐵作為納米載體構(gòu)建的凝血酶電化學(xué)適體傳感器該體系以具有仿雙酶性質(zhì)的金包四氧化三鐵(Fe_3O_4-Au)作為納米載體,卟啉鐵/G-四鏈體作為信號(hào)標(biāo)簽,卟啉鐵/G-四鏈體和Fe_3O_4-Au作為模擬酶催化放大響應(yīng)信號(hào)為基礎(chǔ),構(gòu)建一個(gè)無(wú)酶的電化學(xué)適體傳感器用于檢測(cè)TB。其中,Fe_3O_4-Au復(fù)合納米材料不僅具有大的比表面積和良好的生物相容性能夠固載大量的具有電化學(xué)活性的卟啉鐵/G-四鏈體,它還具有優(yōu)越的仿葡萄糖氧化酶和仿過(guò)氧化物模擬酶的仿雙酶特性。基于仿葡萄糖氧化酶的活性,Fe_3O_4-Au復(fù)合納米材料表面的金納米顆粒(AuNPs)能夠有效催化葡萄糖的氧化,并將溶解氧轉(zhuǎn)化為H_2O_2。接著,同時(shí)具有仿過(guò)氧化物模擬酶活性的Fe_3O_4-Au復(fù)合納米材料的Fe_3O_4核和卟啉鐵/G-四鏈體能夠共同催化H_2O_2的分解,從而促進(jìn)卟啉鐵的電子傳遞,實(shí)現(xiàn)響應(yīng)信號(hào)的逐級(jí)催化放大,進(jìn)而提高傳感器的靈敏度。所構(gòu)建的電化學(xué)適體傳感器的線性范圍為0.1 pmol·L-1~20 nmol·L-1,檢測(cè)下限為0.013pmol·L-1。3.基于目標(biāo)物誘導(dǎo)多肽剪切的信號(hào)‘on-off’型的多肽傳感器用于基質(zhì)金屬蛋白酶-2檢測(cè)本研究基于目標(biāo)物誘導(dǎo)多肽剪切以及納米材料和雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(HCR)放大,構(gòu)建信號(hào)‘on-off’型的檢測(cè)MMP-2的電化學(xué)多肽傳感器。制備的單鏈DNA-多孔鉑納米-多肽生物偶合物(S1-pPtNPs-P1)用作納米探針。其中生物素標(biāo)記的多肽(P1)包含有目標(biāo)物MMP-2的剪切位點(diǎn),為構(gòu)建‘on-off’型的電化學(xué)傳感平臺(tái)提供了可能。通過(guò)生物素與親和素的特異性結(jié)合將S1-pPtNPs-P1固定在電極表面。引發(fā)HCR后,將電活性物質(zhì)硫堇(Thi)嵌入雙鏈DNA中。pPtNPs有效地催化H_2O_2的分解,能夠大大增強(qiáng)Thi的電化學(xué)信號(hào),此時(shí)為信號(hào)‘on’狀態(tài)。目標(biāo)物MMP-2存在時(shí),多肽在特定位點(diǎn)被剪切,pPtNPs和電活性的Thi將離開電極表面,導(dǎo)致電化學(xué)信號(hào)明顯降低,此時(shí)為信號(hào)‘off’狀態(tài)。結(jié)合納米材料催化、HCR放大、信號(hào)‘on-off’策略,構(gòu)建的電化學(xué)多肽傳感器具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性,其中檢測(cè)范圍為1 pg·mL-1~10 ng·mL-1,檢測(cè)下限為0.32 pg·mL-1。
【關(guān)鍵詞】：納米材料 生物放大技術(shù) 電化學(xué)生物傳感器 凝血酶 基質(zhì)金屬蛋白酶-2
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O657.1;TP212.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 電化學(xué)生物傳感器概述8-11
• 1.2 信號(hào)放大技術(shù)在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用11-16
• 1.3 本論文的選題依據(jù)及研究思路16-18
• 第二章 基于鈀納米修飾的功能化石墨烯-二硫化鉬花狀納米材料和酶催化放大構(gòu)建的凝血酶電化學(xué)適體傳感器18-28
• 2.1 引言18-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分19-21
• 2.3 結(jié)果與討論21-27
• 2.4 結(jié)論27-28
• 第三章 基于卟啉鐵/G-四鏈體作為信號(hào)標(biāo)簽和仿雙酶活性的Fe3O4-Au作為納米載體構(gòu)建的凝血酶電化學(xué)適體傳感器28-38
• 3.1 引言28-29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分29-31
• 3.3 結(jié)果與討論31-37
• 3.4 結(jié)論37-38
• 第四章 基于目標(biāo)物誘導(dǎo)多肽剪切的信號(hào)‘on-off’型的多肽傳感器用于基質(zhì)金屬蛋白酶-2 檢測(cè)38-49
• 4.1 引言38-39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分39-41
• 4.3 結(jié)果與討論41-48
• 4.4 結(jié)論48-49
• 參考文獻(xiàn)49-59
• 作者發(fā)表的部分相關(guān)論文題錄59-61
• 致謝61

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本文編號(hào)：720415