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目的:宫颈癌是女性群体中的常见癌症之一,影响女性的生殖和生命健康。大多数宫颈癌患者的致癌原因是长期感染人乳头瘤病毒(HPV),其中HPV16亚型占比最高。研究表明,HPV16 E6癌蛋白是宫颈癌可靠的生物标志物。因此,对HPV16 E6癌蛋白的检测显得十分重要。方法:(1)通过水热法一步合成钯-硼-磷纳米球(Pd BP NSs)。然后,使用场发射透射电子显微镜(FE-TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、电感耦合等离子体测试(ICP-OES)表征Pd BP NSs的形态、粒径大小和元素组成等,并验证了其结构稳定性。(2)采用水热法合成介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs),然后将亚甲蓝装载于介孔结构中并用壳聚糖稳定纳米粒子,再将戊二醛作为交联剂将抗体与上述纳米粒子通过席夫碱结合,制备成MBSi-Chi纳米复合物。采用FE-TEM、紫外分光光谱(UV-vis)、物理吸附实验表征MBSi-Chi纳米复合物,并通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和Zeta电位表征MBSi-Chi纳米复合物是否与抗体结合成功。(3)为比较两种纳米球的催化性能,使用计时电流法记录Pd BP NSs和Pd B NSs催化H2O2的电流值。(4)在电化学工作站中,采用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)逐步验证该传感器是否构建成功。(5)为达到最佳检测效果,使用计时电流法对可能影响到实验结果的4个条件进行优化,分别是Pd BP NSs的用量、抗体固定时间、抗原-抗体孵育时间和H2O2浓度。(6)在最佳实验条件下,使用本实验所设计的双信号免疫传感器检测不同浓度的标准品以建立标准曲线。(7)在电化学工作站中,采用计时电流法和差分脉冲伏安法(DPV)对该双信号免疫传感器进行特异性、稳定性和重复性分析。(8)为了验证该双信号免疫传感器的可行性,将标准品高、中、低三个浓度加入蛋白提取液中,通过计时电流法和DPV检测浓度并计算回收率。此外,收集了五例临床样本,分别用ELISA和该传感器检测并比较两者结果。结果:(1)对Pd BP NSs的表征,FE-TEM发现Pd BP NSs呈规则的球形,其表面具有独特的树枝状结构,粒径约400 nm。XPS显示B 1s、P 2p、和Pd 3d特征峰的结合能分别是186.6 e V、133.6 e V和336.1 e V。ICP-OES表明纳米球由Pd、B、P三种元素组成。此外,研究Pd BP NSs催化H2O2后的结构稳定性,发现其独特的树枝状结构并未发生改变。上述实验表明Pd BP NSs合成成功且具有一定的结构稳定性。(2)对MBSi-Chi纳米复合物进行表征,FE-TEM结果显示MSNs呈大小均匀的球体,粒径约50 nm,分散性良好。UV-vis表明MB在612 nm和663 nm两处有特征吸收峰,MSNs分散液无特征峰,MBSi-Chi纳米复合物在612 nm和663 nm两处有特征吸收峰。物理吸附实验发现,相较于MSNs,MBSi-Chi NPs的介孔结构变小。FT-IR显示与MBSi-Chi NPs相比,MBSi-Chi纳米复合物在1695.07 cm-1处出现新的吸收带。Zeta电位结果显示MBSi-Chi纳米复合物带有更多的负电荷。上述实验显示MBSi-Chi纳米复合物合成成功。(3)经计时电流法得到的i-t曲线显示,当Pd BP NSs和Pd B NSs的浓度均为0.6 mg/ml时,Pd BP NSs的电流值高于Pd B NSs,表明Pd BP NSs催化H2O2的性能更加优异。(4)对于传感器的逐步构建,CV和EIS两者结果均表明该免疫传感器构建成功。(5)实验条件优化结果如下:Pd BP NSs的最佳用量为10μL、抗体的最佳固定时间为2 h、抗原-抗体的最佳孵育时间为2 h、H2O2的最佳浓度为3 mol/L。(6)无标记型免疫传感器的线性回归方程为Y=572.07-31.609*log C,相关系数为0.998,其线性范围为100 fg/m L~4ng/m L,检测限为72.8 fg/m L(S/N=3)。夹心型免疫传感器的线性回归方程为Y=47.99+9.2766*log C,相关系数为0.997,其线性范围为50 fg/m L~4 ng/m L,检测限为34.1 fg/m L(S/N=3)。(7)对传感器的特异性分析,发现对干扰分子无明显的电流信号响应。对其稳定性分析,发现无标记型和夹心型免疫传感器分别保持初试电流值的93.4%、89.8%。传感器的重复性分析表明无标记型和夹心型免疫传感器的相对误差分别为0.5%、2.1%。(8)加标回收实验显示无标记型免疫传感器的回收率为99%~106.6%,夹心型免疫传感器的回收率为96.1%~102.5%。比较ELISA和本方法两者的检测结果,发现无标记型免疫传感器的相对误差为-1.79%~6.93%,而夹心型的相对误差为-4.02%~4.82%。结论:本研究开发了一种新型的双信号电化学免疫传感器,用于快速、灵敏地检测HPV16 E6癌蛋白。为了实现快速检测,首次使用具有独特树枝状结构的钯-硼-磷纳米球(Pd BP NSs),它不仅是催化过氧化氢的催化剂,还是固定抗体的载体材料。此外,为了实现灵敏检测,合成了载有亚甲蓝并涂有壳聚糖的介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs)作为信号标签,以产生电化学信号。这种双信号电化学免疫传感器由无标记型和夹心型组成,其中无标记型免疫传感器基于高效催化过氧化氢的纳米粒子实现对靶标的快速检测,而夹心型免疫传感器则基于具有电化学氧化-还原活性的信号标签达到灵敏检测的目的。在优化后的最佳条件下,无标记型免疫传感器的线性范围为100fg/m L~4 ng/m L,检测限为72.8 fg/m L(S/N=3),夹心型免疫传感器的线性范围为50 fg/m L~4 ng/m L,检测限为34.1 fg/m L(S/N=3)。通过对本研究所设计的双信号免疫传感器进行可行性分析发现,其检测结果与酶联免疫吸附试验(ELISA)结果一致,且具有良好的特异性、稳定性和可重复性,表明其在临床实验室中的应用潜能。