手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

新型纳米材料用于电化学免疫传感界面的构建

李娜

   免疫传感器是近年发展起来的一项融微电子、生命科学和物理学为一体的分子生物学新兴技术,在生物工程、临床医学、环境监测、食品和农业分析领域具有重要的意义,也是电化学研究的活跃领域之一。在免疫传感器的构建中,其关键技术之一就是如何将生物分子稳定、高活性的固定到换能器表面。纳米材料,因其具有大的比表面积、高的生物活性、强的吸附力及高催化效率等优异特性,可在增加生物分子(酶、抗体或抗原等)的吸附量和稳定性的同时提高生物(酶)的催化活性,使传感器的响应灵敏度得到提高。此外,将抗原/抗体之间结合所产生的电化学信号进行放大在制备高灵敏电化学免疫传感器方面也具有相当重要的意义。正是基于以上考虑,本文结合酶的化学放大作用、碳纳米管优良的电子传导特性和奇异的电化学催化特性,以及纳米金大的比表面积和良好的生物兼容性,构建了四种电化学免疫传感器。主要内容如下: 1.基于蛋白A/纳米金/多壁碳纳米管修饰的电位型甲胎蛋白免疫传感器的研究 利用多壁碳纳米管强的电子传导能力、纳米金良好的稳定性和独特的生物亲和性,以及蛋白A对抗体的定向固定效应制备了高灵敏、高稳定的电位型甲胎蛋白免疫传感器。蛋白A为抗原和抗体的反应提供了合理的基础,纳米金的存在不仅增加了蛋白A的固定量而且使其具有较高的结合抗体的活性,从而提高了电极的响应性能及灵敏度。同时,多壁碳纳米管加速了溶液与电极的电子传输,缩短了电极响应时间。采用循环伏安法和交流阻抗法对电极修饰过程进行了表征,并对免疫传感器的性能进行了研究。在优化的实验条件下,该传感器响应的电极电位与甲胎蛋白浓度的对数在7.0~190.0 ng/mL的范围内保持良好的线性关系,检出限(S/N=3)为3.9 ng/mL。 2.基于纳米金和天青I/多壁碳纳米管复合物修饰的电流型甲胎蛋白免疫传感器的研究 改变以往电流型免疫传感器以酶标记,检测步骤繁琐的缺点,将具有强氧化还原能力的天青I/多壁碳纳米管(Azure I/MWNT)复合物固定于电极表面,然后利用静电吸附技术吸附纳米金,并以纳米材料特殊的表面效应、量子尺寸效应和良好的生物兼容性等性质固定大量抗体,再以辣根过氧化氢酶(HRP)代替牛血清白蛋白封闭非特异性结合位点放大电流信号,制得了高灵敏的无标记电流型甲胎蛋白免疫传感器。Azure I/MWNT复合物不仅具有高的电化学信号、好的导电性和生物兼容性,而且提供了显著的协同效应促进了酶活性中心与电极表面的电子传递。由于HRP和多壁碳纳米管对H_2O_2良好的电催化活性,它们显著的放大了电流响应信号,提高了电极的灵敏度。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)和循环伏安法(CV)表征了整个组装过程,并且探讨了影响免疫传感器性能的因素。该免疫传感器的线性范围为0.1~8.0和8.0~250.0ng/mL,检出限为0.04 ng/mL。 3.基于多壁碳纳米管修饰的新型电流型人绒毛膜促性腺激素免疫传感器的研究 以稳定、传导性好的壳聚糖-碳纳米管复合物为固载基底、甲苯胺蓝媒介体为电化学探针以及纳米金为免疫固载界面制备了电流型人绒毛膜促性腺激素免疫传感器,并采用了双层血红蛋白膜放大了免疫响应信号。利用扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)表征了电极修饰过程,并对该免疫传感器的性能进行了详细的研究。该传感器在HCG浓度为0.8~500 mIU/mL的范围内有良好的线性关系并且制作简单,响应快,能满足实际测定的要求。 4.基于纳米金和DNA聚离子复合物膜修饰的电流型癌胚抗原免疫传感器的研究 结合DNA-PDDA聚离子复合物膜,甲苯胺蓝和纳米金的优点成功构建了高稳定,高灵敏的电流型癌胚抗原免疫传感器。DNA-PDDA聚离子复合物膜不仅具有独特的电子传递性能,而且放大了电极比表面积增加了抗体固定量。纳米金的存在为生物分子提供了良好的生物环境,很好地保持了抗体分子的生物活性。通过原子力显微镜(AFM)、交流阻抗(EIS)和循环伏安法(CV)考察了电极的修饰过程,并对该免疫传感器的性能进行了详细的研究。该免疫传感器的线性范围为0.5~120 ng/mL,检出限为0.3 ng/mL。经实验证明,该方法操作简单,切实可行,大大提高了免疫生物传感器的灵敏。……   
[关键词]:免疫传感器;甲胎蛋白;癌胚抗原;多壁碳纳米管;纳米金
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西南大学2008年