论文部分内容阅读
光电化学传感技术，是近年兴起的一种新型的分析方法，它具有良好的检测性能。它通过光能量为激发源，电信号为检测信号，因为激发源与检测信号两者互不干扰，所以光电化学传感技术具有背景信号低及灵敏度高等特性，常用于分析测定核酸、药物及疾病标记物等。
基于具有光电活性的材料，根据需求构建光电化学免疫传感器，但是大部分材料的光电性能较差，光电响应较低，不太适用于检测生物分子。因此制备具有较高的光电转换效率的新型光电材料，对于光电化学免疫传感领域具有重要意义。基于上述讨论，本论文制备纳米金颗粒，并分别与ZnAgInS量子点和少层WS2纳米片耦合，形成了光电转换效率高的新型纳米复合材料，并将抗体固载在复合材料表面，构建光电免疫传感器，主要研究内容如下：
（1）制备水溶性的ZnAgInS量子点（ZnAgInSQDs），与纳米金颗粒（GNPs）自组装，得GNPs/ZnAgInSQDs复合材料，结果显示，纳米金颗粒能显著提升ZnAgInS量子点的光电响应。以GNPs/ZnAgInSQDs复合材料修饰至洁净的玻碳电极(GCE)表面，然后将乙型肝炎表面抗原抗体（anti-HBsAg）固载至修饰电极表面，随后用戊二醛蒸汽交联后，再将牛血清白蛋白（BSA）封闭修饰电极表面的非特异性活性位点，最后成功制备乙型肝炎表面抗原（HBsAg）光电化学免疫传感器，即anti-HBsAg/GNPs/ZnAgInS/GCE。通过设计实验考察GNPs/ZnAgInSQDs复合材料中量子点与纳米金的物质的量比例、抗坏血酸浓度、孵育反应时间、孵育反应pH、孵育反应温度对anti-HBsAg/GNPs/ZnAgInS/GCE修饰电极光电性能的影响，根据实验结果，选择最佳测定条件。当anti-HBsAg/GNPs/ZnAgInS/GCE修饰电极与HBsAg特异性识别后，传感器的光电响应下降，识别HBsAg前后的光电流差值和识别前光电流之比值与HBsAg浓度的对数呈线性关系，其对应线性范围在5pg·mL-1~30ng·mL-1，检测限为0.5pg·mL-1（S/N=3）。为了考察HBsAg光电免疫传感器检测实际样品的能力，将其用于测定临床人血清中HBsAg的浓度，其结果与化学发光免疫法比较，两者基本一致。该光电化学传感器测定HBsAg具有高灵敏度、高特异性的优点，有望应用于临床检验分析等领域。
（2）以N-甲基吡咯烷酮（NMP）为剥离剂，采用液相超声法剥离WS2块状晶体制备少层WS2纳米片。通过氯金酸在WS2纳米片层表面原位还原，利用少层WS2纳米片表面的硫原子与纳米金颗粒的吸附作用，纳米金自组装在WS2纳米片层表面，成功制备Au/WS2复合材料。通过测试其光电性能，结果证明Au/WS2复合材料具有较高的光电响应。将癌胚抗原抗体（anti-CEA）修饰至Au/WS2复合材料表面形成修饰电极，其修饰电极置于戊二醛蒸汽交联，随后牛血清白蛋白（BSA）封闭修饰电极表面非活性位点后，成功制备癌胚抗原光电化学免疫传感器，即anti-CEA/Au/WS2/GCE。CEA与anti-CEA/Au/WS2/GCE修饰电极特异性识别发生免疫反应后，导致光电免疫传感器的光电响应性能下降，根据识别CEA前后光电流的差值和识别前光电流之比值与CEA浓度之间的线性关系，特异性的对CEA进行测定。在本章中，设计实验考察诸多因素，如WS2的剥离时间、WS2与纳米金物质的量的比例、抗坏血酸浓度、孵育反应温度、孵育反应pH、孵育反应时间等对该CEA光电化学免疫传感器的影响。根据实验结果，选择最佳的测定条件。在最佳测定条件下，CEA浓度范围在1pg·mL-1~40ng·mL-1内，癌胚抗原（CEA）光电化学免疫传感器测定CEA具有良好的线性关系，检测限为0.5pg·mL-1（S/N=3）。为了验证传感器检测实际血清样品能力，癌胚抗原（CEA）光电化学免疫传感器检测了不同浓度的临床人血清样本中CEA的浓度，结果准确，这证明该传感器有望应用于临床检验等领域。该方法利用少层WS2纳米片具有光电活性的性质，纳米金增强少层WS2纳米片的光电响应，构建了光电化学免疫传感器，为其他过渡金属二硫属化物在光电传感领域提供了一些思路。
基于具有光电活性的材料，根据需求构建光电化学免疫传感器，但是大部分材料的光电性能较差，光电响应较低，不太适用于检测生物分子。因此制备具有较高的光电转换效率的新型光电材料，对于光电化学免疫传感领域具有重要意义。基于上述讨论，本论文制备纳米金颗粒，并分别与ZnAgInS量子点和少层WS2纳米片耦合，形成了光电转换效率高的新型纳米复合材料，并将抗体固载在复合材料表面，构建光电免疫传感器，主要研究内容如下：
（1）制备水溶性的ZnAgInS量子点（ZnAgInSQDs），与纳米金颗粒（GNPs）自组装，得GNPs/ZnAgInSQDs复合材料，结果显示，纳米金颗粒能显著提升ZnAgInS量子点的光电响应。以GNPs/ZnAgInSQDs复合材料修饰至洁净的玻碳电极(GCE)表面，然后将乙型肝炎表面抗原抗体（anti-HBsAg）固载至修饰电极表面，随后用戊二醛蒸汽交联后，再将牛血清白蛋白（BSA）封闭修饰电极表面的非特异性活性位点，最后成功制备乙型肝炎表面抗原（HBsAg）光电化学免疫传感器，即anti-HBsAg/GNPs/ZnAgInS/GCE。通过设计实验考察GNPs/ZnAgInSQDs复合材料中量子点与纳米金的物质的量比例、抗坏血酸浓度、孵育反应时间、孵育反应pH、孵育反应温度对anti-HBsAg/GNPs/ZnAgInS/GCE修饰电极光电性能的影响，根据实验结果，选择最佳测定条件。当anti-HBsAg/GNPs/ZnAgInS/GCE修饰电极与HBsAg特异性识别后，传感器的光电响应下降，识别HBsAg前后的光电流差值和识别前光电流之比值与HBsAg浓度的对数呈线性关系，其对应线性范围在5pg·mL-1~30ng·mL-1，检测限为0.5pg·mL-1（S/N=3）。为了考察HBsAg光电免疫传感器检测实际样品的能力，将其用于测定临床人血清中HBsAg的浓度，其结果与化学发光免疫法比较，两者基本一致。该光电化学传感器测定HBsAg具有高灵敏度、高特异性的优点，有望应用于临床检验分析等领域。
（2）以N-甲基吡咯烷酮（NMP）为剥离剂，采用液相超声法剥离WS2块状晶体制备少层WS2纳米片。通过氯金酸在WS2纳米片层表面原位还原，利用少层WS2纳米片表面的硫原子与纳米金颗粒的吸附作用，纳米金自组装在WS2纳米片层表面，成功制备Au/WS2复合材料。通过测试其光电性能，结果证明Au/WS2复合材料具有较高的光电响应。将癌胚抗原抗体（anti-CEA）修饰至Au/WS2复合材料表面形成修饰电极，其修饰电极置于戊二醛蒸汽交联，随后牛血清白蛋白（BSA）封闭修饰电极表面非活性位点后，成功制备癌胚抗原光电化学免疫传感器，即anti-CEA/Au/WS2/GCE。CEA与anti-CEA/Au/WS2/GCE修饰电极特异性识别发生免疫反应后，导致光电免疫传感器的光电响应性能下降，根据识别CEA前后光电流的差值和识别前光电流之比值与CEA浓度之间的线性关系，特异性的对CEA进行测定。在本章中，设计实验考察诸多因素，如WS2的剥离时间、WS2与纳米金物质的量的比例、抗坏血酸浓度、孵育反应温度、孵育反应pH、孵育反应时间等对该CEA光电化学免疫传感器的影响。根据实验结果，选择最佳的测定条件。在最佳测定条件下，CEA浓度范围在1pg·mL-1~40ng·mL-1内，癌胚抗原（CEA）光电化学免疫传感器测定CEA具有良好的线性关系，检测限为0.5pg·mL-1（S/N=3）。为了验证传感器检测实际血清样品能力，癌胚抗原（CEA）光电化学免疫传感器检测了不同浓度的临床人血清样本中CEA的浓度，结果准确，这证明该传感器有望应用于临床检验等领域。该方法利用少层WS2纳米片具有光电活性的性质，纳米金增强少层WS2纳米片的光电响应，构建了光电化学免疫传感器，为其他过渡金属二硫属化物在光电传感领域提供了一些思路。