抗生物污垢納米材料的制備及其在全血成分檢測中的應(yīng)用.pdf

1、全血直接檢測中的傳感器電極表面的生物污染是制約生物醫(yī)學檢測的關(guān)鍵科學問題之一。現(xiàn)有生物傳感器在血液中直接應(yīng)用時，因電極表面與血液直接接觸時，容易發(fā)生生物污垢而導致傳感器電化學響應(yīng)嚴重受損，以至于不能滿足醫(yī)療需求。本論文在分子水平和微納米尺度上設(shè)計并可控合成特定的具有良好抗凝血性能的高分子微納米材料;研究抗凝血高分子微納米材料抑制血液成分在電極表面形成生物污垢的普適機制，以及其對所固定生物分子的生物相容性效應(yīng)，并通過血液特定成分檢測試驗，

2、對此類表面構(gòu)建具有良好抗生物污垢性能的高分子微納米材料的新型生物傳感器在全血情況下的電化學性能進行系統(tǒng)的測試與分析。本論文以抗生物污垢高分子微納米材料的設(shè)計與可控制備為主導，以可直接應(yīng)用于全血樣品成分檢測的納米電化學生物傳感器的制備為目標，為進一步推動生物醫(yī)學檢測技術(shù)的發(fā)展進行基礎(chǔ)理論研究。
　　主要內(nèi)容如下:
　　1.通過一步相分離法合成了聚氨酯-Pluronic F127納米粒子(PU-F127 NPs)，表征了納米粒子

3、的形貌、粒徑以及組成。并對PU-F127 NPs的抗生物污垢性能和蛋白相容性分別作了評價，結(jié)果顯示PU-F127 NPs具有良好的抗生物污垢性能，同時能很好地保持葡萄糖氧化酶(GOx)的活性。將制備的PU-F127 NPs修飾到GCE表面，再固定上GOx從而制備出一種新穎的GOx/(PU-F127)/GCE葡萄糖生物傳感器，并對這種生物傳感器的電化學性能進行研究。進一步將該生物傳感器應(yīng)用到全血中對血液中的葡萄糖進行檢測，檢測結(jié)果表明該生

4、物傳感器具有抗生物污垢性能，檢測線性范圍寬，檢測靈敏度良好，同時具有很好的特異性、穩(wěn)定性和準確性。
　　2.合成了聚吡咯-Pluronic F127納米粒子(PPy-F127 NPs)，并對其進行表征。同時評價了PPy-F127NPs的抗生物污垢性能和蛋白相容性。實驗結(jié)果顯示PPy-F127 NPs具有良好的抗生物污垢性能。將制備好的PPy-F127 NPs修飾到GCE表面，再固定上GOx從而制備出一種新穎的GOx/(PPy-F1

5、27)/APTES/GCE葡萄糖生物傳感器，并對這種生物傳感器的電化學性能進行研究，同時將該生物傳感器應(yīng)用到全血中對血液中的葡萄糖進行檢測，檢測結(jié)果表明該生物傳感器具有抗生物污垢性能，檢測線性范圍寬(0.2-20 mM)，檢測靈敏度良好，同時具有很好的特異性、穩(wěn)定性和準確性，這些結(jié)果均說明了GOx/(PPy-F127)/APTES/GCE生物傳感器具有潛在的臨床應(yīng)用價值。
　　3.采用丁二酸酐對超支化聚酯(HBPE)的末端進行接枝

6、改性，得到了羧基化超支化聚酯(HBPE-CA NPs)，使其從原來的脂溶性高分子變成了水溶性高分子。表征了HBPE-CA NPs的性質(zhì)。由于HBPE-CA NPs具有活性官能團多，血液相容性良好以及較好的抗生物污垢性能，將其修飾到電極表面，并進一步和凝血酶適配體(TBA)進行結(jié)合構(gòu)建了一種新型的電化學適體傳感器。將該適體傳感器應(yīng)用到全血中進行凝血酶的檢測，具有寬的線性范圍（10 fM-100 nM）、較低的檢測限(0.90 fM)、良好

7、的重復(fù)性、穩(wěn)定性、準確性，同時能夠?qū)崿F(xiàn)全血中的凝血酶的靈敏檢測。
　　4.將羧基化超支化聚酯(HBPE-CA NPs)通過靜電結(jié)合到電沉積了CS-Au的電極表面，并將其與全血孵化后評價其表面抗生物污垢性能。進一步在表面接枝了癌胚抗體（anti-CEA），構(gòu)建了一種新型的電化學免疫傳感器，對其電化學性能進行評價，同時將其應(yīng)用到全血中進行癌胚抗原(CEA)的檢測。檢測結(jié)果表明該免疫傳感器能應(yīng)用于全血中CEA的檢測，檢測線性范圍寬（1

8、fg·mL-1-107 fg·mL-1），檢測限較低（0.251 fg·mL-1），同時具有很好的特異性、穩(wěn)定性和準確性，這些均說明了該免疫傳感器有潛在的臨床應(yīng)用價值。
　　5.合成了聚吡咯-Pluronic F127-金納米粒子(PPy-F127-Au NPs)，對納米粒子的形貌、粒徑和組成進行了分析檢測。并對PPy-F127-Au NPs的細胞毒性和抗生物污垢性能作了評價，結(jié)果顯示PPy-F127-Au NPs具有良好的細胞相

9、容性和抗生物污垢性能。將制備的PPy-F127-Au NPs修飾到GCE表面，再固定上KH1C12適體，發(fā)展了一種電化學細胞傳感器用于白血病細胞(HL-60)的定量檢測。該細胞傳感器在復(fù)雜的血液環(huán)境中也能得到較寬的檢測范圍(1.0×102 to1.0×106 cells·mL-1)和較低的檢測限(89cells· mL-1)，受環(huán)境干擾作用的影響很小。同時在修飾PPy-F127-Au NPs的電極表面固定不同的適體，能夠特異性檢測可與之