電化學(xué)生物傳感器具有檢測靈敏度高、檢測限低、檢測濃度范圍寬、簡單易操作、設(shè)備微型化等優(yōu)勢,其在醫(yī)學(xué)、食品、環(huán)境等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來,研究工作者不斷努力進(jìn)一步提高電化學(xué)生物傳感器的檢測性能并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,但是其在很多方面仍具有很大的提升空間。本工作中圍繞提高電極性能、簡化檢測步驟、提高檢測靈敏度等方面展開了研究。首先,在第二章中采用一步電沉積的方法制備了 3DAu-rGO/FTO電極。電極形貌的表征分析結(jié)果表明該電極中的石墨烯構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),且較小尺寸金米顆粒均勻分布在石墨烯表面。該結(jié)構(gòu)為電子轉(zhuǎn)移提供了更多的有效路徑并且使金納米顆粒表現(xiàn)出較高的催化活性。通過電化學(xué)方法計(jì)算出電極的電活性表面積、活性位點(diǎn)數(shù)和催化速率常數(shù),并對電極的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行說明。為了檢測電極的性能,文中利用該電極對亞硝酸鹽和雙氧水進(jìn)行同時檢測�？紤]到AuNPs與巰基之間的Au-S鍵可以方便的將巰基修飾的DNA固定在材料表面,同時3D Au-rGO/FTO可以為DNA的負(fù)載提供大量的活性位點(diǎn)并具有較好的電子轉(zhuǎn)移能力,因此第三章中采用第二章制備的3DAu-rGO/FTO電極,通過Au-S鍵將探針DNA負(fù)載電極表面,探究其在DNA檢測中的應(yīng)用。檢測過程中,我們將與目標(biāo)DNA(突變p53基因片段)雜交后的電極直接浸泡于亞甲基藍(lán)(MB)中進(jìn)行檢測,去除了 MB在電極表面吸附的過程,簡化了DNA檢測的步驟,并對檢測靈敏度和抗干擾能力進(jìn)行了詳細(xì)分析。由于3D Au-rGO/FTO可以較好的負(fù)載DNA且具有良好的電化學(xué)性能,第四章中基于3D Au-rGO/FTO電極構(gòu)建了一種適體電化學(xué)傳感器用于凝血酶的檢測。實(shí)驗(yàn)中,通過Au-S鍵將適體(TAB I)固定在Au-rGO/FTO電極表面,并在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行孵育,形成適體(TAB I)-凝血酶(TB)-適體(TAB Ⅱ)“三明治”結(jié)構(gòu)。檢測中,利用TAB Ⅱ末端修飾的納米金顆粒對MB的電催化作用并產(chǎn)生電信號,用以判斷凝血酶的濃度。通過分析發(fā)現(xiàn)該傳感器能夠靈敏檢測凝血酶的濃度,進(jìn)一步證明Au-rGO/FTO確實(shí)具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。綜上所述,在本論文中通過一步電化學(xué)沉積法制備具有高電化學(xué)活性的3D Au-rGO/FTO。使用該電極對亞硝酸鹽和雙氧水進(jìn)行了同時檢測、探究了該電極在DNA傳感器中的應(yīng)用,最后利用該電極構(gòu)建了 一種適體傳感器用于凝血酶的檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,3D Au-rGO/FTO在不同的傳感器中都實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)物的良好檢測。
【學(xué)位單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP212.3;O657.1
【部分圖文】：

１緒論??生物傳感器是一種由分子識別元件即生物活性材料（酶、蛋白、細(xì)胞、微生??物、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ等）和轉(zhuǎn)換器件組成的傳感器。其檢測原理如圖１．１所??示：識別元件通過與待測物質(zhì)進(jìn)行相互作用，然后根據(jù)相關(guān)的轉(zhuǎn)換原則由轉(zhuǎn)換器??將檢測信號轉(zhuǎn)換為可以測量的物理量（電流、阻抗、電壓等），再經(jīng)過信號處理??裝置將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（放大信號）并記錄、存儲、顯示在計(jì)算機(jī)上，最后人??們再對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定待測物質(zhì)的濃度。??ｆ?ｙ識別元件轉(zhuǎn)換元件＾＾??／?７??＿?抗體?半導(dǎo)體Ｎ信號＼??寧十：其微生物：光學(xué)元件！?；ｒｚｚｚｙ＞處理｜??食本?基因?熱敏元件放大’裝罝｜??待測物質(zhì)一?壓電裝＆?ｊ／７?——■＾??圖ｌ．ｉ生物傳感器檢測原理圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ??ｌ．ｉ電化學(xué)生物傳感器的分類??依據(jù)生物傳感器轉(zhuǎn)換器件的不同，可以將生物傳感器分為光生物傳感器、熱??生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、電化學(xué)生物傳感器等。其中，電化學(xué)生物傳感??器因與傳統(tǒng)的分析方法相比具有反應(yīng)靈敏度高、選擇性好、儀器微型化、成本小、??簡單易操作等多種優(yōu)勢受到廣大研究者的青睞。??按照分子識別元件種類的不同，可以將電化學(xué)生物傳感器按圖１．２進(jìn)行分類。??其中

根據(jù)電信號計(jì)算出待測物的濃度。這種方法一般靈敏度都比較高，所以免??疫傳感器逐漸被發(fā)展起來（表１．２）。依據(jù)檢測信號的不同，又可以將免疫電化學(xué)??傳感器分四種，如圖１．４所示。不同種類的免疫傳感器具有不同的特點(diǎn)，在實(shí)際??的測試中可以根據(jù)自己的需要選擇合適的檢測類型。??＜???．二?：?／??＇電位型Ｋ￣￣￣二免＿■篇學(xué)電容型｜??圖１．４免疫電化學(xué)傳感器的分類??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｈｅ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｍｍｕｎｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｅｎｓｏｒｓ??１．１．３適體電化學(xué)生物傳感器??適體即為一般含有２５至８０個堿基的單鏈ＤＮＡ或ＲＮＡ片段，這些單鏈??ＤＮＡ或ＲＮＡ片段與目標(biāo)分子具有高度的親和性，其是經(jīng)過指數(shù)富集配基系統(tǒng)演??化技術(shù)?ＳＥＬＥＸ?（ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｌｉｇａｎｄｓ?ｂｙ?ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ?ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ）?（Ｃｈｅｎ??Ｚ，?ｅ／ａ／．?２０１７，?ＨｅＸ，?ｄａ／．?２０］７，ＺｈｕＺ，?２０１４）在核酸信息庫中經(jīng)過反復(fù)的篩選??得到。另一方面，這些單鏈ＤＮＡ或ＲＮＡ片段具有非常高的特異性，其能夠與??核酸、蛋白質(zhì)、有機(jī)物、小分子、多肽鏈、金屬離子等各種配體進(jìn)行特異性結(jié)合。??ＳＥＬＥＸ即適體的篩選過程如圖１．５所７Ｋ。為了達(dá)到尚度特異性的目的，適體與目??標(biāo)物質(zhì)之間可以通過一些分子間作用力（范德華力、氫鍵、疏水作用等）形成比??較穩(wěn)定的空間三維結(jié)構(gòu)，比較常見且受歡迎如發(fā)卡結(jié)構(gòu)、Ｇ四連體結(jié)構(gòu)等。適體??與傳統(tǒng)的抗體相比較有很多的優(yōu)點(diǎn)：??１）適體與目標(biāo)物質(zhì)之間的結(jié)合力大大超過了抗體抗原之間的結(jié)合力

的目標(biāo)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。電極會將反應(yīng)的化學(xué)信號轉(zhuǎn)化成容易觀察分析的電流、電??勢、阻抗等電化學(xué)信號，通過對電化學(xué)信號的分析最終實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物質(zhì)的濃度測??定。電極反應(yīng)的總過程一般由下列幾個過程組成（圖１．７）：??化學(xué)反應(yīng)?：傳質(zhì)??°＇?二?＇。－：：－７：：：：：：二。＿??／?〇＇ａｄｓ??ｎｅ￣７Ｚｌ?電子轉(zhuǎn)移??ｙ??／??；Ｒ＇ａｄｓ??；?化學(xué)反應(yīng)??；?二?．Ｕ?二十：：：：：：：Ｒｂｕｌｋ??／??圖１．７電極反應(yīng)過程??Ｆｉｇ．?１．７?Ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??（１）
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本文編號：2861706