基于金屬化合物的新型無(wú)標(biāo)記生物傳感器的研制.pdf

1、納米材料有“世紀(jì)最有前途的材料”的美譽(yù)，當(dāng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元小到納米數(shù)量級(jí)時(shí)會(huì)產(chǎn)生特異的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，其電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和化學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生顯著的變化，呈現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的優(yōu)越性能。納米材料的介入為傳感器的發(fā)展提供了無(wú)窮的想象空間，具有納米結(jié)構(gòu)的材料可以廣泛地應(yīng)用于敏感分子的固定、信號(hào)的檢測(cè)和放大。與傳統(tǒng)的傳感器相比，基于納米材料的新型傳感器具有超高靈敏度與選擇性，同時(shí)傳感器的響應(yīng)速度也會(huì)得到大幅度的

2、提高。本論文的研究?jī)?nèi)容是基于納米金屬化合物的新型無(wú)標(biāo)記生物傳感器的研究。研究表明:(1)鈦酸鉍(Bi2Ti2O7)具有很好的導(dǎo)電性和生物親和性，電極具有較好的電子轉(zhuǎn)移活性，且鈦酸鉍表面粗糙，可以極大的增加電極的有效比表面積，使得該傳感器對(duì)DNA序列的測(cè)定表現(xiàn)出較大的電流響應(yīng)。(2)氯釕酸銨通過(guò)與核苷酸適體間的氧離子進(jìn)行交換的方式將其固定到DNA鏈上，從而極大的增強(qiáng)了信號(hào)分子氯釕酸銨在檢測(cè)體系中的固定作用，使得該傳感器對(duì)溶菌酶的測(cè)定表現(xiàn)出

3、較強(qiáng)靈敏的電流響應(yīng)。(3)利用RNA核苷酸鏈與Pb2+的特異性結(jié)合所形成內(nèi)切酶式生物傳感器對(duì)鉛離子有著高靈敏度的檢測(cè)。本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分:
　　 1基于Bi2Ti2O7/GCE的新型DNA傳感器的研制
　　 將納米材料鈦酸鉍通過(guò)靜電吸附方式修飾到玻碳電極(GCE)表面制備了一種無(wú)標(biāo)記的、新型DNA生物傳感器。DNA探針可與互補(bǔ)的DNA進(jìn)行雜交，在指示劑柔紅霉素存在條件下，以微分脈沖伏安法測(cè)定DNA。通過(guò)

4、XRD、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、微分脈沖伏安法(DPV)和電化學(xué)阻抗等手段對(duì)傳感器形貌及其響應(yīng)特性進(jìn)行了表征。由于鈦酸鉍(Bi2Ti2O7)具有很好的導(dǎo)電性和生物親和性，電極具有較好的電子轉(zhuǎn)移活性，且鈦酸鉍表面粗糙，可以極大的增加電極的有效比表面積，使得該傳感器對(duì)DNA序列的測(cè)定表現(xiàn)出了較大的電流響應(yīng)。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，該傳感器對(duì)目標(biāo)DNA的響應(yīng)范圍為1.0×10-5～1.0×10-10M，相關(guān)系數(shù)0.9952，檢測(cè)限為1.34×10-12

5、M(3倍信噪比)。結(jié)果表明，該傳感器對(duì)DNA的檢測(cè)具有很好的選擇性，有著潛在的應(yīng)用前景。
　　 2基于氯釕酸銨特性的溶菌酶無(wú)標(biāo)記檢測(cè)
　　 利用氯釕酸銨特性及溶菌酶與相應(yīng)適體間的特異結(jié)合從而制備了一種無(wú)標(biāo)記、新型的溶菌酶生物傳感器。單鏈在中性pH條件下與帶正電的溶菌酶(等電點(diǎn)11)結(jié)合，適體鏈纏繞溶菌酶，使得與適體互補(bǔ)的短核苷酸鏈（帶有氯釕酸銨信號(hào)）脫離核苷酸適體，從而離開(kāi)金電極表面，使電化學(xué)信號(hào)降低。通過(guò)微分脈沖伏安法

6、(DPV)和電化學(xué)阻抗等手段對(duì)傳感器形貌及其響應(yīng)特性進(jìn)行了表征。氯釕酸銨通過(guò)與核苷酸適體間的氧離子進(jìn)行交換的方式將其固定到DNA鏈上，從而極大的增強(qiáng)了信號(hào)分子在檢測(cè)體系中的固定作用，使得該傳感器對(duì)溶菌酶的測(cè)定表現(xiàn)出了較靈敏的電流響應(yīng)。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，該傳感器對(duì)溶菌酶的響應(yīng)范圍為1.0×10-5～1.0×10-9 M，相關(guān)系數(shù)0.9971，檢測(cè)限為1.98×10-11 M(3倍信噪比)。結(jié)果表明，該傳感器對(duì)溶菌酶的檢測(cè)具有很好的選擇性

7、，有著潛在的應(yīng)用前景。
　　 3基于鈦酸鉍和氯釕酸銨的鉛生物傳感器
　　 利用Pb2+和RNA特殊堿基鏈的特異性結(jié)合后形成于類(lèi)似于內(nèi)切酶的結(jié)構(gòu)形式，在RNA鏈上的RNA堿基處斷開(kāi)，這樣就會(huì)將帶有氯釕酸銨信號(hào)的RNA鏈部分?jǐn)嚅_(kāi)，以使形成信號(hào)降低型Pb2+傳感器。通過(guò)微分脈沖伏安法(DPV)和電化學(xué)阻抗等手段對(duì)傳感器形貌及其響應(yīng)特性進(jìn)行表征。該方法對(duì)Pb2+的檢測(cè)范圍是1.0×10-6～1.0×10-10 M，檢測(cè)限為8.5