催化生长Au纳米粒子的光电生物传感器

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本文利用Au纳米粒子优异的光学与电化学性质,构建了基于生长Au纳米粒子的生物传感器。采用紫外-可见吸收(UV-vis)光谱、共振光散射(RLS)光谱、循环伏安(CV)、差分脉冲伏安(DPV)、阳极溶出伏安(ASV)和透射电子显微镜(TEM)等分析技术对热变性DNA、黄嘌呤和人IgG等生物分子进行了分析检测。内容主要包括:   (1)介绍了Au纳米粒子的制备及其特性,综述了Au纳米粒子在DNA、免疫传感器中的应用,以及生长Au纳米粒子在生物传感器中的分析进展。   (2)研究了无Au纳米晶种存在下,DNA碱基对Au纳米粒子生长的抑制作用。UV-vis和RLS光谱结果表明:DNA碱基对生长Au纳米粒子的抑制作用大小均为:鸟嘌呤(G)>腺嘌呤(A)>胞嘧啶(C)>胸腺嘧啶(T)。利用差分脉冲伏安法计算了DNA碱基与Au(Ⅲ)离子复合物的稳定常数。与自然条件下的DNA不同,热变性的鲑鱼精DNA具有抑制生长Au纳米粒子的作用。本论文建立了一种抑制Au纳米粒子生长检测热变性DNA的光谱方法。该方法有望在DNA损伤研究中得到应用。   (3)对黄嘌呤抑制生长Au纳米粒子进行了光谱与电化学研究。在Au纳米晶种存在下,以H2O2作还原剂,建立了基于抑制生长Au纳米粒子检测黄嘌呤的UV-vis和RLS光谱方法,其线性范围分别为2×10-6~30×10-6mol/L和5×10-6~40×10-6mol/L,检出限分别为1.05×10-6mol/L和1.82×10-6mol/L。黄嘌呤抑制生长Au纳米粒子的作用有可能取决于生成的Au(Ⅲ)-黄嘌呤复合物。采用CV和DPV方法得到Au(Ⅲ)-黄嘌呤复合物的稳定常数为2.22×105。   (4)制备了葡萄糖氧化酶-Au纳米粒子-抗体(GOX-Au-Ab2)免疫探针,并通过夹心免疫法结合到修饰有Au纳米晶种的ITO导电玻璃表面。利用免疫探针结合的GOX催化葡萄糖氧化生成H2O2,还原HAuCl4在晶种表面生长。并利用紫外-可见吸收光谱、共振光散射光谱和循环伏安技术进行检测,结合抗原浓度的对数值与检测信号成递增的线性关系。催化生长的免疫传感器对人IgG的检测范围为0.31~1250.00 ng/mL,各种方法检测限为0.16~0.22 ng/mL,采用该传感器实现了人血清中IgG的光学与电化学检测。   (5)制备了过氧化氢酶(CAT)-抗体(Ab2)标记Au纳米粒子(CAT-Au-Ab2)免疫探针,用于抑制催化生长Au纳米粒子光电免疫传感器的制作。利用免疫探针结合的CAT催化分解H2O2,H2O2含量减少,还原HAuCl4在晶种表面生长的Au纳米粒子减少。并利用紫外-可见吸收光谱、共振光散射光谱和阳极溶出伏安技术进行检测,结合抗原浓度的对数值与检测信号成递减的线性关系。抑制生长的免疫传感器对人IgG的检测范围为1.25~1250.00 ng/mL,各种方法检测限为0.20~0.24 ng/mL,方法可用于人血清中IgG的光学与电化学检测。  
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