新型量子点纳米材料光电信号放大及传感器研究

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光致电化学分析法是基于光电现象而发展起来的一种极具应用潜力的分析方法,具有选择性好、灵敏度高、仪器设备简单、易于微型化等特点,并且已广泛应用于各种生物分子的分析检测。近几十年来,量子点由于具有相对较窄又可调的发射波长、高量子产率以及特殊的尺寸效应等优异的光电特性,已经作为纳米生物探针应用于各个领域。本工作主要探究了基于量子点生物探针结合信号放大技术的光致电生物传感分析方法,并最终实现了对腺苷、凝血酶、目标DNA等的高灵敏检测。我们主要开展了以下几个方面工作:1.第二章中合成了一种新型的CdS量子点,利用该量子点探针,结合DNA循环放大技术,实现了对目标DNA的灵敏检测。首先,通过氨基羧基相互作用,将发夹DNA标记上CdS量子点,然后通过循环放大技术实现DNA探针的指数增长。在DNA探针被Au纳米粒子(NPs)修饰电极捕获后,产生了高的PEC信号,实现对DNA定量检测。该PEC传感模式具有灵敏度高和特异性好等特点,在生物分析和临床生物医学中用于检测生物分子有独特的优势。2.第三章中成功设计了一种新颖的光电化学(PEC)传感平台,通过银离子和CdTe量子点(QDs)的离子交换反应,对腺苷进行超灵敏检测。当有目标腺苷时,适体与腺苷特异性结合,DNA s1从适体中释放出来,然后与发夹DNA(HP1)杂交,进行循环放大。其中放大产物(DNA b)触发第二重循环放大,进一步生成大量的DNA s1,再次回到循环。因此,通过多重DNA循环放大产生大量的DNA c,其中富含大量的胞嘧啶,利用磁珠捕获,在硝酸银和硼氢化钠作用下原位合成Ag NCs。利用HNO3溶解释放出大量的银离子,再与CdTe QDs发生离子交换反应,通过检测CdTe QDs光电信号的变化,实现了对腺苷的高灵敏检测。检测的线性范围是1.0 fM-10 nM,检测限为0.5 fM。该PEC传感策略是将Ag离子与QDs的离子交换反应和多重DNA循环放大技术相结合,为不同生物分子的快速、超灵敏PEC检测提供了新的思路,显示了在生物分析和临床生物医学中检测微量元素的巨大潜力。3.第四章中基于CdSe量子点探针和DNA酶的循环放大技术,构建了一种线性链式杂交反应,锰卟啉(MnPP)掺杂在双链DNA中,阻碍电子的传递,使信号降低,实现了对凝血酶的灵敏检测。当目标凝血酶存在时,会同时和S1、S2结合,释放S3,同时S3和颈环HP杂交,在Mg2+存在时,DNA酶进行剪切,产出产物链I。然后将TiO2和CdSe QDs依次修饰在ITO电极表面,再将捕捉DNA链通过氨基羧基作用连接到电极上,之后通过与捕捉产物链I杂交,使S4和S5链式杂交组装到电极上,MnPP掺杂在双链DNA中,阻碍电子的传递,使CdSe量子点信号降低,实现了对凝血酶的灵敏检测。
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