【摘 要】
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层析试纸条又称为横向流生物传感器,因具有用户友好、操作简单、成本低廉、不需要昂贵的仪器等优点,已经被广泛用于疾病诊断、食品检测、临床分析、环境监测等领域。然而传统的层析试纸条存在灵敏度低、线性范围窄等问题,限制其在低丰度目标物检测中的应用。近年来,由于材料科学的飞速发展,纳米材料优异的性质及其在分析领域中的应用研究引起了人们的广泛关注。金和铂作为重要的贵金属纳米材料,因其优异的催化活性、大的比表面
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层析试纸条又称为横向流生物传感器,因具有用户友好、操作简单、成本低廉、不需要昂贵的仪器等优点,已经被广泛用于疾病诊断、食品检测、临床分析、环境监测等领域。然而传统的层析试纸条存在灵敏度低、线性范围窄等问题,限制其在低丰度目标物检测中的应用。近年来,由于材料科学的飞速发展,纳米材料优异的性质及其在分析领域中的应用研究引起了人们的广泛关注。金和铂作为重要的贵金属纳米材料,因其优异的催化活性、大的比表面积、良好的生物相容性等性质已被广泛应用于能源、医药、环保、化工等领域。本论文合成了金、铂纳米棒两种纳米材料,将其用于层析试纸条的构建,提高检测灵敏度和扩宽线性范围,实现了两种疾病相关生物分子的灵敏、快速、可视化检测。具体研究内容分为以下两个方面:1.基于金纳米棒层析试纸条的构建及其应用本章构建了基于金纳米棒(Au NRs)的层析试纸条(lateral flow biosensors,LFBs),实现了对艾滋病病毒DNA(HIV-DNA)的可视化检测。通过种子生长法快速合成了表面光滑、粒径均一、稳定性良好的Au NRs。合成的Au NRs通过Au-S键与巯基修饰的捕获DNA结合形成金纳米棒捕获探针(Au NRs-DNA)。当存在目标物时,Au NRs-DNA与目标物HIV-DNA通过碱基互补配对原则结合,同时目标物HIV-DNA与测试线上的测试DNA(T-DNA)互补配对,Au NRs被捕获在测试线,并在硝酸纤维素膜的测试线上出现金纳米棒的紫红色条带。同理可在控制线上也形成紫红色条带。在最佳实验条件下,基于金纳米棒构建的层析试纸条传感器可实现在10.0 n M至200.0 n M浓度范围对HIV-DNA的灵敏检测,检测限(S/N=3)为0.9 n M。此外,该方法还可用于实际样品中HIV-DNA的快速检测。2.基于金铂纳米棒信号放大型层析试纸条的构建及其应用本章构建了一种基于金铂纳米棒(Au@Pt nanorods)的信号放大型层析试纸条传感器,并将其应用于检测乙型肝炎病毒DNA(Hepatitis B,HBV-DNA)。铂纳米颗粒(Pt NPs)分布在金纳米棒的表面,可以进一步增大材料的比表面积,并使材料表面修饰更容易进行。此外,Au@Pt nanorods具有类氧化物酶催化活性,可以直接利用空气中的氧气,在没有过氧化氢(H2O2)的存在下催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)氧化变蓝。当目标物存在时,目标物HBV-DNA可以与Au@Pt nanorods功能化的DNA探针(Au@Pt-DNA)在试纸条测试区域碱基互补配对,Au@Pt nanorods会被捕获在测试线上形成黑色条带。当目标物不存在时,Au@Pt-DNA只与控制线上预先固定的控制DNA互补配对,只在控制线上产生黑色条带,最后采用试纸条读卡仪对颜色条带进行读数用于定量测定。在最佳实验条件下,基于Au@Pt nanorods构建的层析试纸条实现了0.1 n M至50.0 n M浓度范围内HBV-DNA的定量检测,检测限为8.5 p M(S/N=3),整个检测流程可在25分钟内完成。该层析试纸条在低浓度HBV-DNA检测的临床应用中具有较好的应用前景。
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