基于导电聚合物和碳纳米材料构建的电化学免疫传感器的研究

来源 :江西科技师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:luomingasdf
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在免疫分析领域,快速、灵敏地检测免疫蛋白分子,对临床疾病的诊断具有非常重要的意义。电化学免疫传感器是由免疫学技术与电化学分析方法相结合而发展起来的一种生物传感器,具有检测快速、选择性好、灵敏度高、操作简便等优点。免疫传感器主要由生物识别系统(感受器)和换能器组成。如何将具有识别作用的抗体分子牢固且高活性的固定到换能器表面是构建免疫传感器最为关键的步骤之一。纳米材料因其具有独特的结构和良好的物理、化学等性能,是构建生物传感界面的优良材料。将纳米材料用于生物传感界面的构建,是生物传感器研究的新热点,它可以使生物传感器的灵敏度、稳定性和选择性等分析性能得到极大的提升。本论文采用不同的方法,利用氧化石墨烯、碳纳米管、石墨烯、纳米金、导电聚合物等制备了一系列新型纳米复合材料,并将它们用于电化学传感界面的构建,实现了对甲胎蛋白和癌胚抗原的高灵敏和高选择性检测。具体内容如下:(1)采用原位还原方法制备了纳米金/氧化石墨烯/多壁碳纳米管(AuNPs/GO/MWCNTs)纳米复合材料,并以该材料固定甲胎蛋白(AFP)抗体构建了非标记的电化学免疫传感器。采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗法(EIS)对传感界面的组装过程进行了表征,探讨了缓冲溶液的pH、孵育温度、孵育时间和扫描速度等对电极响应的影响。在优化出来的最佳实验条件下,该传感器对AFP的检测具有线性范围宽(0.01-100 ng mL-1),检出限低(3 pg m L-1)以及重现性和稳定性好的特点。该免疫传感器在实际样品分析中也表现出了极大的应用潜力。(2)以羧基化的多壁碳纳米管(MWCNTs)和3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)为原料,采用液-液界面聚合方法制备了“核-壳”结构的聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-多壁碳纳米管(PEDOT/MWCNTs)复合材料。然后,通过化学还原方法在复合材料表面组装纳米金(AuNPs),得到AuNPs/PEDOT/MWCNTs复合材料。并通过该材料来固定甲胎蛋白(AFP)抗体构建非标记的电化学免疫传感器。采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗法(EIS)对电极的层层自组装过程进行了考察,还分别探究了缓冲溶液的pH、孵育温度和孵育时间对电极响应的影响。在最佳实验条件下,该免疫传感器识别AFP抗原前后的电流响应差值的对数与抗原的浓度在0.0005-10 ng m L-1之间呈现良好的线性关系,并且实验结果也表明该免疫传感器具有高的灵敏度、好的重现性和稳定性。(3)以氧化石墨烯(GO)和3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)为原料,通过界面聚合方法制备得到GO负载的纳米棒状PEDOT复合材料,然后通过化学还原的方法进一步制得纳米金/聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/石墨烯(AuNPs/PEDOT/GR)。AuNPs/PEDOT/GR复合材料具有大的比表面积和良好的导电性和生物相容性。将多该复合材料固定于电极表面,利用复合材料中的AuNPs固定癌胚抗原(CEA)抗体,构建了非标记的电化学免疫传感器。通过循环伏安法(CV)和电化学阻抗法(EIS)考察了电极的层层自组装过程。实验还探讨了扫描速度、缓冲溶液的pH、孵育温度和孵育时间等对电极响应的影响。在优化的最佳实验条件下,响应电流与CEA的浓度在0.0004-40 ng m L-1的范围内具有良好的线性关系,其检出下限为0.1 pg m L-1(S/N=3)。(4)利用简单的超声方法制备了耐尔蓝和氧化石墨烯(NB-GO)复合物,然后,将其与HAuCl4混合,通过共沉积方法制备得到纳米金/耐尔蓝/还原石墨烯(AuNPs/NB/ERGO)。利用复合材料中的AuNPs来固定癌胚抗原(CEA)抗体,从而构建了非标记的癌胚抗原(CEA)电化学免疫传感器。采用循环伏安法(CV)对电极的层层自组装过程进行了考察,分别探索了共沉积的时间、缓冲溶液的pH、孵育温度和孵育时间等对电极响应的影响。在优化出的实验条件下,该免疫传感器对CEA检测具有较宽的线性范围(0.001 ng m L-1-40 ng mL-1)和较低的检出限(0.00045 ng m L-1)。
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