Au负载铜基纳米结构的合成及其PSA电化学传感性能研究

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前列腺癌症是一种常见的恶性肿瘤,是男性疾病中患病率和致死率非常高的一种疾病,极大危害男性健康。而前列腺特异性抗原(PSA)则是检测前列腺癌症的一种相关肿瘤标志物,也是临床诊断的判断依据。因此,如何能快速、高灵敏和准确地有效识别PSA是临床诊断前列腺癌的关键。电化学免疫分析法是免疫分析技术与电化学检测技术相结合的分析方法。无标记型电化学免疫传感器作为其重要分支,克服了标记型免疫传感器的复杂操作过程及共轭标记物的干扰等缺点。该方法具有成本低、快速、操作简单等优点,已经迅速成为生物监测领域的热点。免疫传感器的关键在于电极敏感材料的选择,其对电化学性能具有重要的影响。泡沫铜(CF)材料作为一种三维多孔结构的铜基材料,具有良好的导电性和延展性;同时,纳米线结构具有比表面积大,可为生物分子吸附提供大量活性位点等优点,其在免疫传感器领域已经被广泛用为电极修饰材料。因此,本文以泡沫铜和碳布三维结构为基底,制备出不同复合纳米线结构,并对其进行不同量的金纳米颗粒(AuNPs)负载。构筑了无标记型电化学免疫传感器,并对PSA进行了定量检测。具体研究工作如下:(1)本实验采用一步水热法,在CF表面合成出Co纳米线结构(CoNWs);通过浸渍法在CoNWs表面原位生长ZIF-67,高温处理后得到Co3O4/CoNWs复合纳米结构;利用电化学沉积法,在该纳米结构表面修饰AuNPs,得到AuNPs@Co3O4/CoNWs复合材料。基于该材料构建了用于检测PSA的无标记型电化学免疫传感器,该传感器具有低检出限(LOD=0.058 pg/mL)和宽线性检测范围(10-4-100 ng/mL)。(2)采用水热法,在基底材料泡沫铜(CF)上合成出钴铜纳米线结构(Co-CuCH/CF)。利用电沉积法,在Co-CuCH/CF表面负载了不同量的AuNPs。结合电化学测试手段,系统研究了AuNPs负载对传感器电化学性能的影响。测试结果表明:在最佳实验条件下,AuNPs100@Co-CuCH/CF传感器对PSA的检出限为0.03 pg/mL,线性检测范围为10-4-200 ng/mL,并表现出良好的重现性、稳定性。(3)本章采用磁控溅射镀膜技术和碱辅助氧化工艺,在Cu-CC(碳布)基底上,制备出Cu(OH)2纳米结构。通过化学还原法和浸渍法,制备出金颗粒负载氢氧化铜纳米线复合材料(AuNPs@Cu(OH)2/Cu-CC)。系统优化了Cu(OH)2纳米线生长时间及AuNPs负载量对免疫传感器性能的影响。优化后的电化学免疫传感器对PSA表现出优异的电化学性能,其检测范围为10-4-200 ng/mL,检出限为0.028 pg/mL。同时,制备的传感器还具有较好的重现性、抗干扰性和稳定性。
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