基于适配体传感器对凝血酶蛋白检测的新方法研究

来源 :江西中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:forestdancer
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蛋白质作为重要的生物体组成物质之一,它与生物体生命活动的每一进程都息息相关。其含量的变化对人体生物学功能的影响有着直接的关系,即使这种变化是极其微量的,也会引发生理病理反应,特别是对于一些与疾病相关的蛋白分子,这种变化带来的影响不可忽略,基于此,对蛋白表达水平的测定显得尤为重要,这对于某些疾病的预防、早期诊断以及治疗具有重要现实意义。随着蛋白检测技术的不断发展应用,已经不再局限于将抗体作为生物分子识别元件,因为适配体具有靶分子广泛、高稳定性、易修饰、易制备、无免疫原性等抗体无法比拟的优点,以适配体作为识别元件的传感器展现了高灵敏、高特异性和操作简便等特性,使得基于适配体传感器的蛋白检测方法成为当下的研究热门,也是最具前景的蛋白检测方法。本课题采用不同的方法构建了三种类型的适配体传感器,以凝血酶蛋白为经典的分析对象,对所构建的传感器性能进行了验证讨论。这些新方法的检测性能在各原有类型的基础上都得到了很大提高,论文主要内容如下:(1)利用β-环糊精(β-CD)与二茂铁(Fc)的主客体识别机理构建了开关型适配体电化学传感器对凝血酶进行检测研究。该传感器是将末端修饰了Fc的适配体作为检测探针,β-CD与Fc的主客体识别使其固定在金电极表面,与凝血酶结合后,适配体发生由直立线状到“G-四聚体”构型的改变而脱离电极表面,使得探针的氧化还原电流信号减小,产生“signal-off”效应。实验结果显示,在5.0×10-13 mol/L5.0×10-9 mol/L范围内,凝血酶浓度与信号响应呈现良好线性关系,检测限低至2.0×10-13 mol/L(S/N=3)。构建的传感器简单并具备优良的再生性,可为凝血酶的高效灵敏测定提供重要参考方法。(2)基于功能化纳米复合材料构建了电致化学发光(ECL)适配体传感器用于对凝血酶的测定。在玻碳电极(GCE)表面修饰上联吡啶钌/β-环糊精-金纳米颗粒/纳米石墨烯([Ru(bpy)3]2+/β-CD-AuNPs/NGP)复合纳米材料,将Fc标记的凝血酶适配体(适配体1:适配体2=1:1)作为探针,通过β-CD与Fc的主客体识别作用,探针被连接到修饰了的电极表面。在没有凝血酶的情况下,由于Fc对[Ru(bpy)3]2+的荧光猝灭,ECL表现的是“signal-off”信号。然而,适配体探针在与目标凝血酶发生特异性结合后,探针的构型发生了改变而脱离电极表面,导致了猝灭的消失,ECL信号由“off”转为“on”。实验结果表明,在4.0×10-13 mol/L1.0×10-9 mol/L范围内,凝血酶浓度与信号响应呈现良好线性关系,检测限为2.3×10-13 mol/L(S/N=3)。该传感器中纳米复合材料的运用放大了“signal-on”信号效应,可用于对凝血酶信号放大的灵敏测定。(3)在均相体系中,建立了一种无修饰的传感分析方法,对凝血酶进行了检测分析。双发夹探针为3’端和5’端分别标记电活性物质亚甲基蓝(MB)和巯基(SH)的适配体,探针的闭合环状结构阻碍了SH与电极表面的连接,当与目标凝血酶结合后,双发夹的环状结构打开,在电位辅助下,SH能够到达电极表面,与电极形成金硫键(Au-S)的自组装,MB的电化学信号得以被记录而实现测定。实验结果发现,在8.4×10-12 mol/L4.2×10-9 mol/L范围内,凝血酶浓度与信号响应呈现良好线性关系,检测限为3.5×10-12 mol/L(S/N=3)。设计的这种均相策略可对凝血酶实现高特异性的灵敏测定。
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