基于石墨烯纳米材料的用于HBsAg检测的无标记电化学传感器的研究

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基于免疫分析法与电化学技术两者结合并逐步发展起来的电化学生物传感器的相关研究是时下极为热门的研究方向,电化学免疫传感器作为一种生物传感器既具有低检测限、宽检测范围的特点,同时又能够做到灵敏检测、储存方便等特点。在电化学传感器探索研究中,石墨烯纳米材料凭借其大的比表面积、良好的催化特性及较强的生物亲和力等特殊的结构及性质而被广泛应用。本论文主要通过石墨烯及其衍生物与其它材料进行复合以完成传感器敏感界面的构建,从而达到对乙肝表面抗原(Hepatitis B surface antigen,HBs Ag)进行定量检测的目的。具体内容如下:(1)基于氧化石墨烯/四氧化三铁/普鲁士蓝(GO/Fe3O4/PB)纳米复合材料构建的修饰的高灵敏度、无标记免疫传感器研究采用溶剂热法合成了稳定性好、比表面积大的电极修饰材料GO/Fe3O4,以此材料为载体来负载PB纳米粒子,用于提供电化学免疫检测的信号。进一步在修饰好的工作电极表面电沉积金纳米粒子(Au NPs),不仅可以固定乙肝表面抗体(HBs Ab),而且还可以协同放大体系的电化学信号,提高传感器检测乙型肝炎表面抗原(HBs Ag)的灵敏度。通过特异性免疫反应捕获HBs Ag,使得电极表面阻抗增大,阻碍PB的电子传输,导致电流信号下降,通过测量传感器孵育抗原前后的电流变化,可实现对HBs Ag的测定。在最优条件下,该免疫传感器对HBs Ag检测的线性范围为0.5 pg m L-1~200ng m L-1,检出限为0.166 pg m L-1(/=3),且具有较好的选择性、稳定性和重复性,并在临床免疫测定中具有较高的潜在应用价值。(2)基于还原氧化石墨烯-四乙烯五胺/普鲁士蓝(rGO-TEPA/PB)纳米复合材料构建的无标记电化学免疫传感器研究为进一步提高HBs Ag检测的灵敏度,制备了一种新的rGO-TEPA/PB纳米复合材料,并基于rGO-TEPA/PB纳米复合材料和金铂双金属核壳纳米材料(Au Pt NPs)构建了一种新型无标记电化学免疫传感器。比表面积大、导电性能优异的rGO-TEPA/PB纳米复合材料,不仅可作为电化学氧化还原探针PB的载体,还可作为加速电子转移的有效传感平台。Au Pt NPs的结合更进一步提高了免标记免疫传感器的灵敏度和稳定性,同时通过Au-S或Pt-S共价键的作用能够固定大量HBs Ab。在最佳条件下,该免标记传感器实现了对HBs Ag的高灵敏检测,其检测线性范围为0.25 pg m L-1~800 ng m L-1,检测限0.08 pg m L-1(/=3)。此外,该方法还用于人血清样品中HBs Ag的分析,其结果与通过电化学发光免疫分析(electrochemiluminescence immunoassay,ECLIA)所得结果之间具有良好的一致性。
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