本文關(guān)鍵詞：新型高靈敏電化學免疫傳感器的構(gòu)建及應用

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【摘要】：電化學免疫傳感器是一種將電化學分析方法與免疫學技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的具有快速、靈敏、選擇性高、成本低廉、操作簡便等特點的生物傳感器,在臨床診斷、藥物分析、環(huán)境和食品質(zhì)量監(jiān)控等領(lǐng)域得到了廣泛應用,研究新型的電化學免疫傳感器具有重要意義�；诩{米技術(shù)、生物傳感技術(shù)和電化學分析技術(shù),本研究構(gòu)建了一系列在疾病早期篩查和診斷中具有重要應用前景的高靈敏電化學免疫分析新方法;同時,本研究通過引進和研究新方法傅里葉變換大振幅正弦伏安法,更好地提高了電化學分析檢測的靈敏度和選擇性。從功能化復合納米材料的制備,傳感器敏感界面的構(gòu)建以及新型信號增強的免疫傳感器的研制,并研究新方法及其應用等方面進行了探索和研究。本論文主要開展的工作及結(jié)果如下:1)基于降鈣素原是一種與全身炎癥細胞感染有關(guān)的細菌標志物,制備了一種簡單的和高效的示蹤標記物用于檢測降鈣素原(PCT)的電化學夾心免疫分析新方法。基于層層組裝式的方法將石墨烯、多壁碳納米管、殼聚糖、戊二醛依次修飾到電極表面作為固化抗體的電極基質(zhì),不僅提高電活性物質(zhì)與電極之間的電子傳遞速率而且高效捕獲大量活性抗體;并利用硅納米粒子和納米金復合材料加載硫堇作為信號示蹤標記物固化酶標記信號抗體HRP-PCT。相比傳統(tǒng)的免疫分析方法,本研究所構(gòu)建的檢測PCT電化學免疫傳感器具有較好的檢測范圍,0.01~350 ng·m L-1,檢測限低達0.5 pg·m L-1,同時將該方法應用于血清樣品中進行分析物的測定,結(jié)果與參考值較好吻合。2)與前面酶催化放大信號相比,該實驗通過高含量高比例酶催化放大技術(shù)和納米增強技術(shù)相結(jié)合制備了一種檢測艱難梭菌毒素B的簡單夾心型電化學免疫分析方法。以多壁碳納米管、普魯士藍、殼聚糖、戊二醛復合物作為固化抗體的電極基質(zhì),并將功能化的氧化石墨烯用于標記酶標抗體作為信號示蹤物以放大檢測信號。相比傳統(tǒng)的免疫分析方法,本實驗所構(gòu)建的檢測艱難梭菌毒素B電化學免疫傳感器具有較好的檢測范圍,0.003~320 ng·m L-1,檢測限低達0.7 pg·m L-1。同時將該方法應用于糞便樣品中進行分析物的測定,結(jié)果與參考值較好吻合,表明該方法在臨床分析領(lǐng)域和用于檢測其他腫瘤標志物中具有一定的指導意義和應用前景。3)在上個實驗所采用的高含量高比例酶催化放大技術(shù)基礎(chǔ)上,本實驗將功能化的氧化石墨烯用于固載高比例的HRP和酶標信號抗體,結(jié)合電沉積技術(shù)固載生物酶分子鍵合硅膠納米于多壁碳納米管,報道了一種基于多層酶催化信號增強技術(shù)構(gòu)建了高靈敏檢測HIV-p24的電化學免疫分析方法。本研究所構(gòu)建的檢測HIV-p24電化學免疫傳感器具有較好的檢測范圍,0.5 pg·m L-1~8.5 ng·m L-1,檢測限低達0.15 pg·m L-1。同時將該方法用作血清樣品中分析物測定,結(jié)果與參考值較好吻合,表明該方法在臨床分析領(lǐng)域具有一定的應用前景。4)與前面幾種單組分檢測分析相比,多組分檢測分析具有更高的分析效率和檢測通量。本實驗利用制備的有序介孔碳摻雜金屬納米晶標記抗體為納米示蹤標記物,結(jié)合夾心型模式,發(fā)展了一種能夠同時多組分檢測分析的高靈敏電化學免疫分析方法。本實驗以腫瘤標志物甲胎蛋白(AFP)和人表皮生長因子受體-2(HER-2)為模型體系,通過一種簡單、經(jīng)濟的綠色通道制得了有序介孔碳摻雜金屬納米晶復合材料,以可溶性酚醛樹脂為碳源,金屬硝酸鹽為金屬源,并以此作為示蹤標記物,結(jié)合金屬溶出伏安分析以實現(xiàn)對抗原濃度的定量檢測。該方法可在較寬濃度范圍內(nèi)0.001~150 ng·m L-1實現(xiàn)對AFP和HER-2的同時測定,檢測限分別低達0.6 pg·m L-1和0.35 pg·m L-1。該免疫傳感器制備簡單,低廉,快速,并且具有較好的穩(wěn)定性和重復性。5)前面幾種電化學免疫傳感器所采用的檢測手段均是傳統(tǒng)的電化學分析技術(shù),本研究工作主要通過引進新方法,即傅里葉變換大振幅正弦伏安法,利用電化學體系諧波的性質(zhì)以及諧波信號的行為規(guī)律嘗試將其用于各種實際電化學問題的研究之中,可分為以下幾個部分來進行:1、通過傅里葉變換正弦伏安法(FT-SV)的高次諧波實現(xiàn)對在熱力學上差異極小的物質(zhì)進行選擇性檢測的研究;2、利用FT-SV方法結(jié)合四電極體系對液/液界面離子轉(zhuǎn)移反應進行了一些相關(guān)地研究:一方面,通過該方法研究不同種類離子和不同濃度的同一離子在液/液界面轉(zhuǎn)移時的定量檢測;另一方面,研究不同種類離子在同一系統(tǒng)里面是否存在非加性關(guān)系。3、將該方法應用于免疫傳感器體系中實現(xiàn)對目標分析物的高靈敏檢測。
【關(guān)鍵詞】：電化學免疫傳感器 腫瘤標志物 納米材料 信號放大 傅里葉變換大振幅正弦伏安法
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-37
• 1.1 生物傳感器的概述14
• 1.2 免疫分析與免疫傳感器14-23
• 1.2.1 概述14-15
• 1.2.2 抗原15
• 1.2.3 抗體15-16
• 1.2.4 免疫分析16-17
• 1.2.5 免疫傳感器17-18
• 1.2.6 免疫傳感器中抗體(抗原)固定方法18-19
• 1.2.6.1 吸附法18
• 1.2.6.2 共價交聯(lián)法18-19
• 1.2.6.3 包埋法19
• 1.2.6.4 定向固定法19
• 1.2.6.5 分子自組裝法19
• 1.2.7 免疫傳感器分類19-23
• 1.2.7.1 質(zhì)量檢測免疫傳感器20
• 1.2.7.2 熱量檢測免疫傳感器20
• 1.2.7.3 光學檢測免疫傳感器20-21
• 1.2.7.4 電化學檢測免疫傳感器21-23
• 1.3 免疫分析信號的增強23-31
• 1.3.1 酶催化信號增強法24-26
• 1.3.1.1 底物循環(huán)信號增強法24-25
• 1.3.1.2 酶聯(lián)合多重催化信號增強法25
• 1.3.1.3 酶催化產(chǎn)物沉積法25-26
• 1.3.2 生物素-親和素信號增強法26-27
• 1.3.3 納米粒子標記增強法27-31
• 1.3.3.1 納米金信號放大27-28
• 1.3.3.2 CNTS信號放大28
• 1.3.3.3 石墨烯信號放大28-30
• 1.3.3.4 生物納米微球信號放大30
• 1.3.3.5 磁性微球信號放大30-31
• 1.3.3.6 脂質(zhì)體標記物信號增強法31
• 1.4 腫瘤標志物檢測在臨床的研究31-32
• 1.5 傅里葉變換大振幅正弦伏安法的研究32-35
• 1.5.1 研究的意義32-33
• 1.5.2 概述和發(fā)展歷史33-34
• 1.5.3 在實際體系中的應用34-35
• 1.6 本論文研究目標與主要工作35-37
• 第二章 基于多種納米復合材料構(gòu)建電化學免疫傳感器用于檢測降鈣素原37-47
• 2.1 引言37-38
• 2.2 實驗部分38-41
• 2.2.1 試劑及儀器38-39
• 2.2.2 酸處理碳納米管39
• 2.2.3 示蹤標記物的制備39
• 2.2.4 電化學免疫傳感器的制備39-40
• 2.2.5 電化學測量步驟40-41
• 2.3 結(jié)果與討論41-46
• 2.3.1 GS, MWCNTs, CS/MWCNTs/GS的表征41
• 2.3.2 電極修飾過程的電化學表征41-43
• 2.3.3 辣根過氧化物酶的電化學催化特性43-44
• 2.3.4 實驗條件的優(yōu)化44
• 2.3.5 免疫傳感器的定量檢測44-45
• 2.3.6 免疫傳感器性能測試（穩(wěn)定性、選擇性和重現(xiàn)性）45
• 2.3.7 免疫傳感器用于人體血清的檢測45-46
• 2.4 本章小結(jié)46-47
• 第三章 功能化氧化石墨烯標記高含量酶用于電化學免疫分析檢測艱難梭菌毒素B47-59
• 3.1 引言47-48
• 3.2 實驗部分48-50
• 3.2.1 試劑及儀器48
• 3.2.2 示蹤標記物的制備48-49
• 3.2.3 電化學免疫傳感器的制備49-50
• 3.2.4 電化學測量步驟50
• 3.3 結(jié)果與討論50-58
• 3.3.1 MWCNTs, PB, CS和HRP/HRP-Ab_2/GO的表征50-51
• 3.3.2 電極修飾過程的電化學表征51-53
• 3.3.3 HRP的電化學催化特性53-54
• 3.3.4 實驗條件的優(yōu)化54-55
• 3.3.5 免疫傳感器的定量檢測55-56
• 3.3.6 免疫傳感器性能測試（穩(wěn)定性、選擇性和重現(xiàn)性）56-57
• 3.3.7 免疫傳感器用于人體糞便的檢測57-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 第四章 構(gòu)建雙倍信號放大方法檢測人類免疫缺陷蛋白p24的電化學免疫傳感器59-73
• 4.1 引言59-60
• 4.2 實驗部分60-63
• 4.2.1 試劑及儀器60-61
• 4.2.2 示蹤標記物的制備61
• 4.2.3 電化學免疫傳感器的制備61-62
• 4.2.4 電化學測量步驟62-63
• 4.3 結(jié)果與討論63-71
• 4.3.1 MWCNTs, SiO_2-HRP, CS和HRP-Ab_2/TH/GO的表征63-65
• 4.3.2 電極修飾過程的電化學表征65-66
• 4.3.3 比較不同電極基質(zhì)的電化學響應和HRP的電化學催化特性66-68
• 4.3.4 實驗條件的優(yōu)化68-69
• 4.3.5 免疫傳感器的定量檢測69-70
• 4.3.6 免疫傳感器性能測試（穩(wěn)定性、選擇性和重現(xiàn)性）70
• 4.3.7 免疫傳感器用于人血清樣品的檢測70-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第五章 功能化有序介孔碳摻雜金屬納米晶用于標記腫瘤標志物實現(xiàn)同時多組分免疫分析73-84
• 5.1 引言73-74
• 5.2 實驗部分74-77
• 5.2.1 試劑及儀器74-75
• 5.2.2 有序介孔碳摻雜金屬納米粒子復合材料的制備75
• 5.2.3 示蹤標記物的制備75-76
• 5.2.4 電化學免疫傳感器的制備76
• 5.2.5 電化學測量步驟76-77
• 5.3 結(jié)果與討論77-83
• 5.3.1 OMC-M, OMC-M-Ab_2的表征77-79
• 5.3.2 電極修飾過程的電化學表征79-80
• 5.3.3 實驗條件的優(yōu)化80
• 5.3.4 免疫傳感器的定量檢測80-81
• 5.3.5 免疫傳感器性能測試（穩(wěn)定性、選擇性和重現(xiàn)性）81-82
• 5.3.6 交叉反應82-83
• 5.3.7 血清樣品檢測83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 第六章 傅里葉變換大振幅正弦伏安法的研究以及在免疫傳感器中的應用84-111
• 6.1 引言84-85
• 6.2 實驗部分85-89
• 6.2.1 FT-SV高次諧波動力學差異實現(xiàn)選擇性檢測實驗85-87
• 6.2.2 FT-SV結(jié)合四電極體系研究液/液界面離子轉(zhuǎn)移實驗87-88
• 6.2.3 FT-SV在免疫傳感分析中的應用實驗88-89
• 6.3 實驗結(jié)果與討論89-110
• 6.3.1 FT-SV高次諧波動力學差異實現(xiàn)選擇性檢測實驗89-100
• 6.3.1.1 Fc1，F(xiàn)c2與Fc3的傳統(tǒng)電化學行為89-91
• 6.3.1.2 FT-SV的研究91-100
• 6.3.1.2.1 理論研究91-93
• 6.3.1.2.2 FT-SV高次諧波高頻率研究93-100
• 6.3.1.3 選擇性檢測Fc1和Fc3100
• 6.3.1.4 諧波電流與相角的重現(xiàn)性100
• 6.3.2 FT-SV結(jié)合四電極體系研究液/液界面離子轉(zhuǎn)移實驗100-106
• 6.3.2.1 TMA+與TEA+, ClO_4~-與BF_4~-的傳統(tǒng)電化學行為100-101
• 6.3.2.2 FT-SV實驗101-103
• 6.3.2.3 選擇性檢測TMA+/TEA~+和Cl O_4~-/BF_4~-103-104
• 6.3.2.4 諧波電流與相角的重現(xiàn)性104
• 6.3.2.5 電流非加性影響考察104-106
• 6.3.3 FT-SV在免疫傳感分析中的應用實驗106-110
• 6.3.3.1 免疫傳感器的傳統(tǒng)電化學行為106-108
• 6.3.3.2 FT-SV實驗108-109
• 6.3.3.3 測定方法影響因素的討論109-110
• 6.3.3.4 諧波電流的重現(xiàn)性110
• 6.4 本章小結(jié)110-111
• 結(jié)論與展望111-114
• 1. 主要結(jié)論111-112
• 2. 特色與創(chuàng)新之處112
• 3. 研究展望112-114
• 參考文獻114-142
• 攻讀博士學位期間取得的研究成果142-143
• 致謝143-144
• 附件144

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：1055631