盡管出現(xiàn)了新的藥物和臨床診斷技術,過去幾十年里,每年人類的癌癥死亡率并沒有顯著下降,其中一個重要的原因是當人們被診斷出患有癌癥時,腫瘤往往已經(jīng)擴散亦或已經(jīng)入侵其他器官,即便現(xiàn)在先進的醫(yī)療技術,依舊很難進行治療。因此,有必要采取一些措施來提高癌癥患者的治愈率,如開發(fā)先進高效的檢測方法用于癌癥的早期診斷。電化學生物傳感系統(tǒng)因其靈敏度高、選擇性好、穩(wěn)定性高和重現(xiàn)性好等優(yōu)勢,在癌癥標志物的靈敏檢測中具有優(yōu)異的性能和廣闊的應用前景�；诖�,本文開發(fā)了一種以柔性碳纖維(carbon fiber,CF)為基底,以Ni(OH)_2納米片(Ni(OH)_2–Nanosheets arrays,Ni(OH)_2–NSAs)為犧牲模板,多巴胺(Dopamine,DA)提供碳源和氮源,制備了一種三維蜂窩狀氮摻雜的碳納米墻陣列。通過控制酸除模板時間和溫度,合成出一種含Ni納米粒子(Nanoparticles,NPs)嵌入碳納米墻陣列;進一步將三維碳納米墻電極浸漬在Pt和Pd的混合前驅體溶液中,利用氫還原制備出超微Pt Pd合金納米粒子(alloy nanoparticles,ANPs)均勻密集分散在碳納米墻陣列上,提高了電極的靈敏度,用于癌癥標記物活性氧自由基H_2O_2的電化學檢測。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)Ni NPs嵌入三維蜂窩狀介孔氮摻雜碳納米墻陣列碳纖維電極制備及其在生物樣品中H_2O_2電化學檢測中的應用。將親水處理的CF作為基底,在CF上生長蜂窩狀結構的Ni(OH)_2–NSAs并作為犧牲模板;DA提供碳源氮源,通過調(diào)節(jié)多巴胺溶液濃度和自聚時間,可在CF@Ni(OH)_2–NSAs模板上制備出具有一定厚度的碳膜(聚多巴胺),進而將包覆聚多巴胺(PDA)的模板(CF@Ni(OH)_2–NSAs@PDA)置于氬氣管式爐中高溫退火,聚多巴胺由非結晶碳轉變?yōu)榻Y晶碳,同時Ni(OH)_2–NSAs在高溫條件下與碳反應轉變?yōu)镹i NPs;進而將碳化后的微電極CF@Ni(OH)_2–NSAs@PDA在室溫下酸除12 h,即可制備Ni NPs嵌入在三維蜂窩狀介孔氮摻雜碳納米墻陣列碳纖維微電極(CF@Ni NPs–MNCNWAs),利用不同組分之間的協(xié)同催化作用,合成對H_2O_2具有較高的電催化活性的納米復合微電極,成功將微電極應用于人體血樣、尿樣以及活細胞樣品中H_2O_2的超靈敏檢測。(2)基于負載超微PtPd ANPs三維碳納米墻陣列修飾碳纖維電極的癌細胞電化學傳感系統(tǒng)研究。在上述工作基礎上,本文進一步做了深入研究,首先改變碳化后CF@Ni(OH)_2–NSAs@PDA酸除時間和溫度以便于徹底除去Ni元素,以碳納米墻陣列為載體負載PtPd ANPs,將電極CF@MNCNWAs浸漬在Pt和Pd的混合前驅體溶液中,采用氫氣還原法在碳納米墻陣列上原位合成超微PtPd ANPs。利用碳納米墻良好的導電性、較高的穩(wěn)定性以及較大比表面積等優(yōu)點提高PtPd ANPs的分散性、負載量和穩(wěn)定性。由于貴金屬PtPd ANPs對于H_2O_2優(yōu)異的催化性能,顯著提高所構建的修飾微電極檢測H_2O_2的靈敏度。將微電極CF@PtPd ANPs–MNCNWAs應用于宮頸癌細胞(Hela)、人肝癌細胞(Hep G2)以及人乳腺癌細胞(MCF–7)的檢測,根據(jù)不同種類的癌細胞在相同的應激條件下釋放出H_2O_2量的不同,可靈敏的區(qū)分不同癌變細胞,并可區(qū)分癌細胞和正常細胞,對癌細胞的鑒定和癌癥的早期診斷有重要的臨床意義。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O657.1;TP212;R730.4
【部分圖文】：

為傳感器家族成員，電化學傳感器占有巨大的優(yōu)勢，由于其分便，價格低廉等優(yōu)點，廣泛用于學科交叉領域，如化學檢測、生境檢測[1]。生物傳感器又是電化學傳感器中的重要組成一員，不僅具有電化同時還具有了生物傳感獨有的優(yōu)勢，能用于體內(nèi)/體外檢測、實異性較強，從而在生命科學、生物化學分析、食品醫(yī)藥、環(huán)境檢應用[2]�；瘜W生物傳感器一般是利用固體電極作為工作電極，工作電極主纖維電極、玻碳電極等，然后在工作電極上修飾電極活性材料，用電極活性材料與待測物質的特異性識別作用（濃度信號），通號轉化成電化學信號（電流，電壓，電阻、電容等）。從而實現(xiàn)量的分析。圖 1-1 為電化學生物傳感器示意簡圖及實例。

圖 1-2 rGO–CMC 混合納米材料作為支架檢測 TP53 基因的電化學 DNA 生物傳感器所涉及的步驟：（A）長 TP53 捕獲探針（lcpp53）；（B）短（spp53）TP53 捕獲探針。1.2.2 基于蛋白質電化學檢測眾所周知，蛋白質是生物體中重要的生物分子，它是生物體中許多生命過程的工作單元，從能量的儲存、代謝到細胞功能的調(diào)節(jié)，都離不開蛋白質。蛋白質的異常表達通常與某些疾病息息相關。蛋白質生物標志物通常包括由癌細胞自身或其他細胞對癌細胞做出反應而產(chǎn)生的相應蛋白質[21]。在早期或晚期癌癥期間，大多數(shù)與癌癥有關的蛋白質生物標志物有多種臨床用途，可用于監(jiān)測治療反應或在治療后復發(fā)情況的診斷[22]。同時腫瘤標志物蛋白質濃度的變化與癌癥的發(fā)生和發(fā)展密切相關，因此蛋白質標志物檢測對早期癌癥診斷和靶向藥物治療具有重要意義[23]。CyclinA2是一種典型的蛋白質生物標志物，它對 DNA 復制，轉錄和細胞周期相關

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文的細胞周期蛋白依賴性激酶起著至關重要的作用[24]。Feng 等[25]通過對卟啉非共價功能化修飾石墨烯，制備了一種無標簽的電化學阻抗肽傳感器（圖 1-3A），用于對癌細胞中 Cyclin A2超靈敏檢測，該方法是一種簡單有效的測量電極表面靶蛋白微小變化的方法。Wu 等[26]以 rGO-四乙基五胺為基底，介孔碳負載金納米顆粒修飾不同標記抗體用以實時檢測子宮癌中癌胚抗原（CEA）和鱗狀細胞癌抗原（SCCA）（圖 1-3B）。Wu 等提出的免疫測定法顯示出較高的靈敏度，良好的選擇性和重現(xiàn)性以及高穩(wěn)定性，為臨床診斷提供了潛在的應用。Yang 等[27]基于石墨烯納米薄片負載 PtPd 雙金屬納米復合材料和 HRP 標記抗體制備了一種高靈敏度的電極，該電極是一種高通量免疫傳感器，可用于同時檢測六種肝癌細胞。
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本文編號：2861743