本文關(guān)鍵詞：基于納米復(fù)合材料及多種信號放大策略構(gòu)建的電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器的研究

  更多相關(guān)文章： 電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器 信號放大 納米復(fù)合材料 共反應(yīng)試劑

【摘要】：電致化學(xué)發(fā)光(ECL)適體傳感器是一類將適體作為分子識別元件并和電致化學(xué)發(fā)光技術(shù)相結(jié)合發(fā)展而來的新型生物傳感器,ECL適體傳感器由于具有靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)快速、操作簡便、成本低等優(yōu)點,在蛋白的檢測及疾病的早期診斷中發(fā)揮著重要的作用。在ECL適體傳感器的構(gòu)建中,如何實現(xiàn)信號放大并提高對目標(biāo)分子的檢測靈敏度是關(guān)鍵。近幾年來,納米材料放大、共反應(yīng)試劑放大、酶催化原位產(chǎn)生共反應(yīng)試劑放大等多種信號放大策略被廣泛應(yīng)用于ECL適體傳感器的研究中。因此,利用信號放大策略和ECL傳感技術(shù),研制可靠、有效、高靈敏的ECL適體傳感器有著十分重要的現(xiàn)實意義。本論文主要從以下幾個方面開展研究工作:1、基于仿雙酶納米復(fù)合物作為信號放大標(biāo)簽的電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器研究原位產(chǎn)生共反應(yīng)試劑可有效增強電致化學(xué)發(fā)光強度,提高檢測靈敏度。在該體系中,我們首先利用具有大的比表面積的空心納米金(HAuNPs)為載體固載葡萄糖氧化酶納米顆粒(GOxNPs)、鉑納米顆粒(PtNPs)和檢測凝血酶適體(TBA 2)以增大其固載量并提高納米復(fù)合材料的生物相容性。然后利用hemin與TBA 2之間的作用形成hemin/G-四分體結(jié)構(gòu),并與PtNPs協(xié)同作為辣根過氧化物酶(HRP)模擬酶催化H2O2分解產(chǎn)生O2。同時,具有高穩(wěn)定性和大比表面積的C60納米顆粒(nano-C60)被用來作為一種新穎、有效的敏感界面固載大量的巰基凝血酶適體(TBA 1)。最后基于夾心反應(yīng)模式,GOxNPs,hemin/G-四分體和PtNPs形成了仿雙酶逐級催化體系,在含有適量葡萄糖的過硫酸根(S2O82-)檢測底液中,GOxNPs首先催化葡萄糖產(chǎn)生H2O2,進而H2O2繼續(xù)被hemin/G-四分體和PtNPs協(xié)同催化原位產(chǎn)生高濃度的溶解氧作為S2O82-的共反應(yīng)試劑從而實現(xiàn)ECL信號的進一步放大。該方法成功的克服了溶解氧作為S2O82-共反應(yīng)試劑存在的標(biāo)記困難、在檢測底液中濃度較低的缺陷,實現(xiàn)了ECL響應(yīng)信號的放大。實驗表明,該適體傳感器對凝血酶(TB)的檢測展現(xiàn)出高的靈敏度,寬的線性范圍,低的檢測限和好的重現(xiàn)性,線性范圍為1×10-6~10 nmol/L,最低檢測限為0.3fmol/L。2、基于金納米粒子修飾的3,4,9,10-傒四甲酸-氨基硫脲功能化的C60納米復(fù)合物作為信號放大標(biāo)簽的電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器的研究C60獨特的零維納米結(jié)構(gòu)和離域大π鍵使其可以作為構(gòu)建多功能納米材料的結(jié)構(gòu)平臺。更值得注意的是,研究者曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)C60可以增強S2O82-/O2體系的ECL響應(yīng)信號。然而由于C60水溶性不好,因此本實驗中,我們制備了一種多功能化的水溶性C60納米顆粒(C60NPs)來顯著增強S2O82-/O2體系的ECL信號強度。首先,我們利用具有平π電子體系的3,4,9,10-傒四甲酸(PTCA)通過π-π堆積作用與C60NPs反應(yīng)來制得PTCA功能化的C60NPs增強S2O82-/O2體系的ECL信號強度。更重要的是,具有-NH2活性基團的氨基硫脲(TSC)被首次選用到S2O82-/O2的ECL體系中,其不僅可以用于吸附金納米顆粒(AuNPs)來進一步固載TBA 2而且可以與PTCA功能化的C60NPs形成TSC-PTC/C60NPs納米復(fù)合物。于此,TSC-PTC作為S2O82-的共反應(yīng)試劑便進一步顯著放大了S2O82-/O2體系的ECL信號,提高了檢測靈敏度。最后,基于夾心反應(yīng)模式,我們利用AuNPs/TSC-PTC/C60NPs納米復(fù)合物作為ECL信號標(biāo)簽構(gòu)建了高靈敏的ECL適體傳感器用于TB的定量檢測。該適體傳感器對TB的測定表現(xiàn)出高的選擇性、寬的線性范圍,低的檢測限和高的靈敏度,檢測范圍1×10-5~10 nmol/L,檢測限為3.3 fmol/L。本體系也為S2O82-/O2ECL體系在生物分析中的應(yīng)用提供了一個新的視角。3、基于氨基脲為共反應(yīng)促進劑的新型信號放大策略高靈敏電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器的研究共反應(yīng)促進劑是一種將它引入到含有發(fā)光試劑和共反應(yīng)試劑的ECL體系中,它可以與共反應(yīng)試劑而非發(fā)光試劑反應(yīng)從而提高共反應(yīng)試劑和發(fā)光試劑的ECL反應(yīng)速率的物質(zhì),而且由此得到的ECL信號會明顯高于只有發(fā)光試劑和共反應(yīng)試劑存在的ECL信號。本體系首次提出通過引入共反應(yīng)促進劑氨基脲(Sem)提高S2O82-和CdTe量子點(CdTe QDs)的ECL反應(yīng)速率,從而放大ECL響應(yīng)信號的新型信號放大策略。首先,我們利用空心金納米籠(AuNCs)大的比表面積交替固載上大量的Sem和AuNPs以得到多層結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料(AuNPs-Sem)n-AuNCs來固載TBA 2,從而得到TBA 2信號探針。值得注意的是,大量的共反應(yīng)促進劑Sem被引入到TBA 2信號探針中,使得S2O82-和QDs的ECL反應(yīng)速率增強,ECL響應(yīng)信號顯著放大。之后,利用TB作為實驗?zāi)Ｐ蜆?gòu)建了一種新型的ECL適體傳感器�；趭A心反應(yīng)模式,在S2O82-的檢測底液中,TBA 2信號探針中的Sem加速S2O82-的還原產(chǎn)生更多的強氧化劑中間體SO4?-,進而顯著增加單位時間內(nèi)激發(fā)態(tài)CdTe QDs的生成量,放大響應(yīng)信號。利用Sem作為共反應(yīng)促進劑構(gòu)建的ECL適體傳感器對TB的檢測具有超高的靈敏度,檢測范圍為1×10-7~1 nmol/L,檢出限為0.03 fmol/L。實驗表明共反應(yīng)促進劑的引入為實現(xiàn)ECL響應(yīng)信號的放大提供了一個簡單、有效、低成本的方法,并為基于信號放大的ECL傳感器的構(gòu)建提供了一個新的方向。
【關(guān)鍵詞】：電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器 信號放大 納米復(fù)合材料 共反應(yīng)試劑
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器11-15
• 1.1.1 電致化學(xué)發(fā)光分析方法概述11-12
• 1.1.2 電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器概述12-13
• 1.1.3 電致化學(xué)發(fā)光體系在電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器中的應(yīng)用13-15
• 1.2 信號放大策略在電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器中的應(yīng)用15-23
• 1.2.1 納米材料放大策略15-20
• 1.2.2 共反應(yīng)試劑放大策略20-22
• 1.2.3 酶催化原位產(chǎn)生共反應(yīng)試劑放大策略22-23
• 1.3 本文的研究思路23-25
• 第2章 基于仿雙酶納米復(fù)合物作為信號放大標(biāo)簽的電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器研究25-36
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實驗部分26-29
• 2.2.1 儀器與試劑26-27
• 2.2.2 nano-C_(60)的制備27
• 2.2.3 HAuNPs的制備27
• 2.2.4 GOxNPs的制備27
• 2.2.5 TBA2 納米復(fù)合物的制備27-28
• 2.2.6 夾心結(jié)構(gòu)ECL適體傳感器的制備28
• 2.2.7 夾心結(jié)構(gòu)ECL適體傳感器的檢測28-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-34
• 2.3.1 不同納米材料的SEM表征29-30
• 2.3.2 適體傳感器逐步修飾過程的ECL表征30
• 2.3.3 適體傳感器逐步修飾過程的CV和EIS表征30-31
• 2.3.4 葡萄糖濃度的優(yōu)化31
• 2.3.5 不同的TBA2 信號探針?biāo)鶞y得的ECL信號對比及該信號放大策略可能的ECL機理31-33
• 2.3.6 ECL適體傳感器的性能33-34
• 2.3.7 實際樣品的檢測34
• 2.4 結(jié)論34-36
• 第3章 基于金納米粒子修飾的 3,4,9,10-傒四甲酸-氨基硫脲功能化的C_(60)納米復(fù)合物作為信號放大標(biāo)簽的電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器的研究36-49
• 3.1 引言36-37
• 3.2 實驗部分37-39
• 3.2.1 儀器與試劑37-38
• 3.2.2 PTCA/C60NPs的制備38
• 3.2.3 TBA2/AuNPs/TSC-PTC/C_(60)NPs信號探針的制備38
• 3.2.4 用于比較的不同TBA2 信號探針的制備38-39
• 3.2.5 夾心結(jié)構(gòu)ECL適體傳感器的制備39
• 3.2.6 夾心結(jié)構(gòu)ECL適體傳感器的檢測39
• 3.3 結(jié)果與討論39-48
• 3.3.1 不同納米材料的表征39-40
• 3.3.2 適體傳感器逐步修飾過程的ECL和CV表征40-42
• 3.3.3 信號放大策略的ECL機理探討42-44
• 3.3.4 不同的TBA2 信號探針?biāo)鶞y得的ECL信號對比44-45
• 3.3.5 TBA 1 孵育時間和TBA 1，TB與TBA2 信號探針夾心反應(yīng)時間的優(yōu)化45-46
• 3.3.6 ECL適體傳感器的性能46-48
• 3.3.7 實際樣品的檢測48
• 3.4 結(jié)論48-49
• 第4章 基于氨基脲為共反應(yīng)促進劑的新型信號放大策略高靈敏電致化學(xué)發(fā)光適體傳感器的研究49-64
• 4.1 引言49-50
• 4.2 實驗部分50-53
• 4.2.1 儀器與試劑50-51
• 4.2.2 CdTe QDs的制備51
• 4.2.3 CdTe QDs@C60NPs復(fù)合納米材料的制備51-52
• 4.2.4 AuNCs的制備52
• 4.2.5 TBA2-(AuNPs-Sem)n-AuNCs信號探針的制備52
• 4.2.6 夾心結(jié)構(gòu)ECL適體傳感器的制備52-53
• 4.2.7 夾心結(jié)構(gòu)ECL適體傳感器的檢測53
• 4.3 結(jié)果與討論53-62
• 4.3.1 不同納米材料的SEM和TEM表征53
• 4.3.2 CdTe QDs的UV-Vis, PL和ECL表征53-55
• 4.3.3 ECL和CV特性55-56
• 4.3.4 不同ECL體系可能的ECL反應(yīng)機理56-57
• 4.3.5 適體傳感器逐步修飾過程的ECL表征57-58
• 4.3.6 適體傳感器逐步修飾過程的CV和EIS表征58
• 4.3.7 CdTe QDs的工作電位和AuNPs與Sem吸附層數(shù)的優(yōu)化58-60
• 4.3.8 不同的TBA2 信號探針?biāo)鶞y得的ECL信號對比60-61
• 4.3.9 TB檢測的校準(zhǔn)曲線61
• 4.3.10 ECL適體傳感器的選擇性和穩(wěn)定性61-62
• 4.3.11 實際樣品的檢測62
• 4.4 結(jié)論62-64
• 第5章 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-74
• 作者部分相關(guān)論文題錄74-75
• 致謝75

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本文編號：539161