基于多種納米生物放大技術(shù)構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器研究.pdf

1、在過(guò)去幾十年中，電化學(xué)生物傳感器通過(guò)將電化學(xué)分析技術(shù)與生物傳感器相融合，具有操作簡(jiǎn)便、儀器小型化、響應(yīng)迅速、靈敏度高、選擇性好、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，已在各個(gè)領(lǐng)域受到了研究者們的廣泛關(guān)注。而近年來(lái)隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，各種不同形貌的納米材料均表現(xiàn)出優(yōu)良物理化學(xué)性能，如高的化學(xué)穩(wěn)定性，大的比表面積、良好的生物相容性及高效的催化活性等，為構(gòu)建具有優(yōu)良分析性能的電化學(xué)生物傳感器提供了可能。本文旨在將多種功能化的納米復(fù)合材料作為信號(hào)放大物，并以

2、凝血酶（TB）、癌胚抗原（CEA）及鉛離子（Pb2+）作為檢測(cè)對(duì)象，構(gòu)建了高靈敏電化學(xué)生物傳感器。
　　1.樹(shù)枝狀鉑@金納米線作為納米載體及信號(hào)放大物構(gòu)建的用于癌胚抗原檢測(cè)的高靈敏電化學(xué)適體傳感器
　　癌胚抗原（CEA）的高靈敏檢測(cè)對(duì)腫瘤的臨床診斷及治療有著非常重要的意義。本研究中，我們基于樹(shù)枝狀鉑@金納米線（Pt@AuNWs）作為納米載體及催化劑，構(gòu)建了一種高靈敏、高特異性的CEA適體傳感器。由于具有由于具有大的比表面積、

3、良好的導(dǎo)電性、優(yōu)越的電催化活性及高的穩(wěn)定性，樹(shù)枝狀Pt@AuNWs首先作為納米載體來(lái)固載大量的巰基 CEA適體鏈2（CEAapt2）及電活性物質(zhì)甲苯胺藍(lán)（Tb），從而形成Pt@AuNWs-CEAapt2-Tb納米復(fù)合物。當(dāng)CEA存在時(shí)，所制備的復(fù)合物通過(guò)“夾心法”固載在電極表面。由于樹(shù)枝狀Pt@AuNWs對(duì)加入測(cè)試底液的H2O2具有優(yōu)越的擬過(guò)氧化物酶活性，導(dǎo)致電化學(xué)信號(hào)產(chǎn)生并且進(jìn)一步增強(qiáng)，從而提高了傳感器的靈敏度。在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，所構(gòu)

4、建適體傳感器對(duì)CEA的檢測(cè)范圍為0.001 ng mL-1-80 ng mL-1，檢出限為0.31 pg mL-1。并且，該適體傳感器表現(xiàn)出良好的選擇性、穩(wěn)定性及重現(xiàn)性，在臨床診斷中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　2.基于卟啉鐵/G四鏈體、鉑納米顆粒及花狀二氧化錳納米球功能化的多壁碳納米管的協(xié)同催化構(gòu)建的高靈敏電化學(xué)適體傳感器
　　本研究基于卟啉鐵/G四鏈體、鉑納米顆粒（PtNPs）及花狀二氧化錳納米球（fMnO2 NSs）功能化

5、的多壁碳納米管（MWCNTs）作為信號(hào)放大物構(gòu)建了一種高靈敏的凝血酶電化學(xué)適體傳感器。首先，具有擬過(guò)氧化物模擬酶活性的fMnO2 NSs固載在MWCNTs表面從而形成MWCNTs-fMnO2復(fù)合物。所得納米復(fù)合物具有大的比表面積，優(yōu)良的催化活性及高的化學(xué)穩(wěn)定性。接著，MWCNTs-fMnO2又進(jìn)一步作為納米載體來(lái)固載大量PtNPs、卟啉鐵/G四鏈體及電活性物質(zhì)甲苯胺藍(lán)（Tb），從而形成第二適體復(fù)合物（卟啉鐵/G四鏈體修飾的 MWCNTs

6、-fMnO2-PtNPs-Tb）。當(dāng)目標(biāo)物凝血酶（TB）存在時(shí)，第二適體復(fù)合物可通過(guò)夾心法固載在電極表面。且通過(guò)fMnO2 NSs、PtNPs和卟啉鐵/G四鏈體對(duì)H2O2還原的協(xié)同催化，使傳感器的靈敏度得到顯著增大。該適體傳感器具有寬的線性范圍（0.1 pmol L-1-30 nmol L-1）和低的檢測(cè)限（0.040 pmol L-1），為構(gòu)建無(wú)酶型傳感器提供了潛在的有效方法。
　　3.基于花狀二氧化錳納米球、空心金鈀修飾的卟啉

7、鐵-石墨烯納米片及特異性DNAzyme構(gòu)建的高靈敏電化學(xué)傳感器用于鉛離子的檢測(cè)
　　本研究基于花狀二氧化錳納米球（fMnO2 NSs）及空心金鈀（hAuPd）修飾的卟啉鐵@還原氧化石墨烯（hemin@rGO）作為電活性探針及催化劑，并結(jié)合金屬離子特異性的DNAzyme，構(gòu)建了一種高靈敏電化學(xué)傳感器用于金屬離子檢測(cè)（Pb2+為例）。所構(gòu)建的信號(hào)放大策略主要基于以下兩方面。首先，設(shè)計(jì)的信號(hào)探針不僅具有卟啉鐵、fMnO2 NSs及 hA

8、uPd的高穩(wěn)定性和優(yōu)越的催化活性，同時(shí)表現(xiàn)出卟啉鐵的固有的氧化還原活性，從而促使電子轉(zhuǎn)移，提高響應(yīng)信號(hào)。其次，當(dāng)目標(biāo)物Pb2+引入時(shí)，固載在電極表面的Pb2+特異性DNAzyme被識(shí)別并剪切。剩余部分（其互補(bǔ)序列為單鏈 DNA S3）通過(guò)雜交反應(yīng)將 S3-hAuPd-fMnO2-hemin@rGO納米復(fù)合物捕獲在電極表面。因此，由于fMnO2，hAuPd和卟啉鐵對(duì)H2O2還原產(chǎn)生了協(xié)同催化，從而顯著提高了傳感器的分析性能。該傳感器具有寬