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近年来,随着人们对纳米复合材料研究的不断深入,其独特的性能也越来越受到了人们的关注,相比传统材料,纳米复合材料具有表面效应、尺寸效应、宏观量子隧道效应等特点,以及不同组分材料间的协同优化效应,因此,其具有不同于传统材料的一些特殊性能,例如:光学效应、电场效应、热效应、磁场效应以及传感性能等,这使得以纳米复合材料制备的传感器成为研究热点之一。本文设计合成了两种介孔磁性金属有机框架(MOFs)基纳米复合材料,并将这些纳米复合材料作为电化学生物传感器的敏感膜,分别固定生物探针分子重金属离子(Pb(Ⅱ)和 As(Ⅲ))核酸适体和上皮肿瘤标记粘蛋白(MUC1)核酸适体,采用循环伏安法和电化学阻抗法对重金属离子Pb(Ⅱ)/As(Ⅲ)及MUC1进行了灵敏性检测,得到了较低的检测限,并可应用于实际样品的检测。 本研究主要内容包括:⑴以Fe-MOF@mFe3O4@mC纳米复合材料作为电化学生物传感器的敏感膜,通过磁性材料对于生物分子的生物亲和性,在敏感膜表面自组装上核酸适体,实现了对于重金属离子Pb(Ⅱ)/As(Ⅲ)的灵敏性检测。结果表明,Fe-MOFs具有很强地捕获或储存小分子的能力,客体分子易于扩散到其高度有序的框架中,使更多的生物分子在敏感膜上固定,从而提高了对Pb(Ⅱ)/As(Ⅲ)检测的灵敏度。以Fe-MOF@mFe3O4@mC纳米复合材料构筑的电化学适体传感器,在0.01~10.0 nM的浓度范围内,对Pb(Ⅱ)/As(Ⅲ)的最低检测限为2.27/6.73 pM。与同类型传感器相比,具有较低的检测限。传感器对于其它重金属离子的选择性很高,如对 Mn2+、Cu2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+、Ag+和 Zn2+表现出非常出色的抗干扰能力;应用于实际样品时,也表现出良好的检测效果。此外,将所构筑的适体传感器还应用于重金属离子Pb(Ⅱ)/As(Ⅲ)的再生性测试、稳定性和重现性测试,并得到良好的测试结果。⑵使用磁性纳米粒子ZrHCF与 h-mFe3O4@mC进行复合,因为ZrHCF和适体链之间可以形成锆氧磷键(Zr?O?P),这种作用力的存在可以使适体链更好地固定于材料的表面。将ZrHCF@mFe3O4@mC纳米复合材料作为电化学生物传感器的敏感膜,并在其表面自组装上核酸适体,应用于粘蛋白MUC1的检测时,表现出较好的灵敏性。结果表明,ZrHCF纳米粒子的存在使得有更多的生物分子在敏感膜上进行固定,从而提高了对粘蛋白MUC1检测时的灵敏度。该电化学适体传感器在0.01~1000ng·mL?1的浓度范围内,对MUC1的最低检测限能达到1.85 pg?mL?1。与同类传感器相比具有较低的检测限;同时,所构筑传感器在对牛血清蛋白(BSA)、免疫球蛋白G(IgG)与癌胚抗原(CEA)溶液的干扰性检测中,表现出较高的抗干扰能力,即所构筑传感器的具有良好的选择性;在实际样品的检测过程中,也表现出良好的检测效果。