抑郁症标志物DCNP1及芒柄花素的柔性电化学传感器构建与应用

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柔性电化学传感器具有样品预处理简单、响应快速、质轻便携、高灵敏度、适应环境能力强等优点,进一步扩大了传感器在疾病标志物和中药活性成分分析领域中的应用。抑郁症的全球终生患病率约为16%,已成为世界第四大疾患,但是目前其诊断与评估主要依靠主观量表,缺少客观方法的辅助。树突状细胞核蛋白-1(DCNP1)是抑郁症的潜在标志物,通过对其进行定量分析,或可为抑郁症的及早诊断与治疗提供帮助。芒柄花素作为广泛存在于黄芪等中药材中的活性成分,具有多种药理作用。实现其在复杂体系中灵敏、快速、高选择性检测对于芒柄花素的深入研究具有重要的意义。为了实现DCNP1和芒柄花素的选择性灵敏测定,本文采用电化学传感技术,以柔性电极氧化铟锡复合聚对苯二甲酸乙二酯(ITO-PET)为基础电极,使用氮掺杂石墨烯(NG)及其二氧化钛纳米粒子(TiO2)复合材料(NG/TiO2)放大响应信号,构建了一种基于NG/TiO2的无标记柔性免疫传感器和一种基于NG的分子印迹柔性传感器,并分别成功用于脑组织匀浆样品中抑郁症标志物DCNP1和中药提取物及血浆样品中芒柄花素的检测。具体内容如下:1.基于NG/TiO2的抑郁症标志物DCNP1无标记柔性免疫传感器研究DCNP1是新近发现潜在的抑郁症标志物,实现其灵敏测定对于抑郁症的早期诊断与治疗评估有重要的参考价值。在本工作中,成功构建了一种用于DCNP1选择性灵敏检测的无标记柔性免疫传感器。首先,使用一锅法制备了高导电纳米复合材料NG/TiO2,并首次将其作为构建免疫传感器的电极修饰材料。使用生物连接剂1-芘-丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(PSE)对NG/TiO2进行功能化,用其修饰ITO-PET后可更好地将DCNP1抗体固定在电极表面。然后以牛血清白蛋白(BSA)为阻断剂,封闭非特异的活性位点后,即得到柔性免疫传感器(BSA/anti-DCNP1-PSE/NG/TiO2/ITO-PET)。使用扫描电子显微镜、红外光谱法、循环伏安法和电化学阻抗法对制备的NG/TiO2复合材料及柔性免疫传感器的构建过程进行表征。在优化的实验条件下,使用差示脉冲伏安法对不同浓度的DCNP1进行测定。构建的免疫传感器在1~10~4pg/ml范围内线性良好,检测限低至0.24pg/ml(S/N=3),并具有良好的重现性、稳定性与选择性。本方法成功用于小鼠脑组织匀浆样品中DCNP1的测定,为DCNP1的快速准确测定,以及抑郁症的早期诊断与治疗效果评估提供可能的方法。2.基于NG的分子印迹柔性传感器用于芒柄花素的高灵敏选择性测定芒柄花素是广泛存在于黄芪、葛根等中药材中的异黄酮类化合物,具有抗炎、抗癌、降血糖等多种药理活性。实现其在复杂体系中灵敏、快速及高选择性检测对于芒柄花素的深入研究具有重要意义。在这项工作中,构建了一种用于芒柄花素选择性检测的分子印迹柔性传感器。首先,以氧化石墨烯为原料制备了电化学性能更佳的NG,用其修饰ITO-PET后得到NG/ITO-PET。然后以芒柄花素为模板分子,邻苯二胺为功能单体,在电极表面进行电聚合,生成分子印迹聚合物(MIP),洗脱后即得到分子印迹柔性传感器(MIP/NG/ITO-PET)。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱法、红外光谱法、循环伏安法和电化学阻抗法等对电极形貌特征及传感器构建过程进行了表征,并考察了NG修饰量、聚合条件、洗脱条件等对传感器性能的影响。在优化的实验条件下,该分子印迹传感器可在3~120μM的线性范围内进行芒柄花素选择性检测,检测限低至1.14μM(S/N=3),具有良好的重现性、稳定性与抗干扰能力,并成功用于黄芪的甲醇提取物和大鼠血浆中芒柄花素的分析检测。综上所述,本文中成功构建了一种用于DCNP1选择性灵敏检测的无标记柔性免疫传感器(BSA/anti-DCNP1-PSE/NG/TiO2/ITO-PET)与一种用于芒柄花素选择性分析的分子印迹柔性传感器(MIP/NG/ITO-PET)。两者均具有相当宽的线性范围与低的检测限,良好的重现性、选择性与可接受的稳定性,并成功用于实际样品中目标物的分析,为复杂体系中DCNP1和芒柄花素的选择性灵敏检测提供了可能的新方法。
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