基于新型纳米花复合材料的电化学适体传感器研究

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电化学生物传感器是将生物识别元素与电化学结合而发展起来的一种高灵敏检测方法,因其具有成本低廉、仪器简单的优点,近年来被广泛应用于生化分析和临床诊断。提高电化学生物传感器的分析性能,实现各类肿瘤标志物的灵敏检测,对推动相关肿瘤疾病的早期精准诊断具有重要的意义,也是当前分析化学研究的热点课题。本论文通过改变杂化纳米花自组装过程的有机组分制备了三种类型的杂化纳米花(HNF)复合材料:辣根过氧化物酶-Cu3(PO42HNF、适体-Cu3(PO42HNF&GO和链霉亲和素-Cu3(PO42HNF&GO,然后以这些材料作为纳米载体和传感基底分别构建了三种电化学适体传感器,用于肿瘤标志物的检测。具体的工作如下:1.基于金纳米粒子复合材料协同催化沉淀信号放大的夹心型适体传感器采用两种金纳米粒子复合材料构建了夹心型电化学适体传感器用于癌胚抗原(CEA)的高灵敏检测。氯化血红素-还原氧化石墨烯-金纳米粒子复合物(Hemin-r GO-Au NPs)是在还原氧化石墨烯和氯化血红素表面上原位生长金纳米粒子制备。第二种(HRP-Cu3(PO42HNF&Au NP)是由Au NPs功能化修饰HRP-Cu3(PO42HNF制备。将Hemin-r GO-Au NPs和HRP-Cu3(PO42HNF&Au NP分别用作CEA第一适体(apt1)和第二适体(apt2)的纳米载体。并且,两者可以协同催化4-氯-1-萘酚(4-CN)和H2O2反应生成不溶性沉淀。以此,建立了一种基于生物催化沉淀放大的夹心型适体传感器用于CEA的高灵敏检测。在最佳的实验条件下,其响应电流与CEA浓度的对数在100 fg m L-1到100 ng m L-1浓度范围内呈良好的线性关系,检测限低至29 fg m L-1。2.基于适体-Cu3(PO42杂化纳米花复合石墨烯构建的电化学适体传感器以适体-Cu3(PO42杂化纳米花复合石墨烯(aptamer-Cu3(PO42HNF&GO)作为传感基底材料,磷钼酸盐沉淀作为信号元素,构建了一种signal-off型适体传感器。利用链霉亲和素和生物素的特异性,将生物素修饰的适体嵌入aptamer-Cu3(PO42HNF&GO中作为生物识别单元,用于特异性识别分析CEA。信号元素磷钼酸盐沉淀由aptamer-Cu3(PO42HNF&GO与钼酸盐(Mo O42-)反应形成。当aptamer-Cu3(PO42HNF&GO特异性识别目标物CEA后,CEA-aptamer共轭物分子层在传感界面上不仅阻碍了电子传递,也阻碍了磷钼酸盐沉淀的形成,从而导致电流信号明显降低。在最佳的实验条件下,该传感器的响应电流与CEA浓度的对数在10 fg m L-1到500 ng m L-1范围内呈良好的线性关系。同时,该传感器在临床血清样品分析中也得到满意的结果。3.基于目标物引发的变构效应和纳米花复合石墨烯构建的电化学适体传感器基于链霉亲和素-无机杂化纳米花修饰的石墨烯复合材料构建了一种免标记型电化学适体传感器用于干扰素-γ(IFN-γ)的灵敏检测。首先设计一种新型的二嵌段适体变构发夹(DDAH),将其与金纳米粒子偶联(DDAH&Au NP)。目标物的出现破坏了发夹的稳定结构,利用DNA酶的催化作用剪切掉IFN-γ适体序列,诱导了非活性的链霉亲和素适体序列发生变构转换成活性的适体分子(A-DDAH&Au NP)。同时,合成了链霉亲和素-Cu3(PO42杂化纳米花修饰的石墨烯复合材料(SFG),将其用作基底材料修饰于玻碳电极上。SFG能特异性捕获A-DDAH&Au NP,实现电化学信号的高效输出。采用差示脉冲溶出伏安法(DPSV),在最佳的实验条件下,响应电流与IFN-γ浓度的对数在100 fg m L-1到500 ng m L-1范围内呈良好的线性关系,检测限低至19 fg m L-1
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