基于酶催化质量放大压电生物传感器研究

论文摘要

利用生物传感器技术检测疾病标志物,进行临床疾病的准确、快速诊断以及流行病的现场筛选与群体监控,是当前医学上既新颖又极具吸引力的热门研究课题之一。压电声波免疫传感技术是结合了压电效应的高灵敏性和免疫反应的高特异性的一种生物传感技术,可响应晶体表面质量负载以及溶液的密度、粘度、电导率、介电常数等多种信号变化。以简便、快速、灵敏、响应范围广、成本低、不用示踪标记物、不需样品纯化、可进行自动化实时数据输出等优点,突破了以往分析方法的诸多瓶颈,在临床疾病诊断的生化检验方面显示出诱人的应用前景。本论文一方面结合纳米生物修饰技术,设计一系列免疫活性材料固定化新方法;另一方面利用酶催化质量放大技术和压电传感分析新模式及其动态监测功能,探索癌症主要是肝癌,寄生虫（日本血吸虫）病和糖尿病等临床重大疾患的传感诊断新技术。具体内容包括:（1）基于磁性颗粒的易分离性,通过酶催化信号放大原理开发一种操作简单、灵敏度高、重现性好的竞争型压电传感器用于肝癌标志物人胸腺嘧啶脱氧核苷激酶I（hTK1）的免疫分析。对临床样品的分析结果表明,该传感器能快速检测肝癌病人血清中的hTk1的含量,并能有效地判别出肝癌,线性范围0.23～5.0 ng/mL,检测下限0.12 ng/mL。（2）结合酶催化放大和纳米金的高生物兼容性,构建一种可对日本血吸虫病进行早期诊断的压电免疫传感器。采用自组装纳米金层和将血吸虫抗原进行巯基化两种方法来增大抗原的固定量,结果显示纳米金固定化方法无论在灵敏度还是重现性方面都有很大的提高,线性范围为10～100 ng/mL,检测下限5 ng/mL。（3）将葡萄糖氧化酶间接催化氯金酸使纳米金颗粒增大的原理应用于葡萄糖的压电检测。在磁性颗粒表面固定上纳米金,通过磁场将其复集在压电晶体表面,葡萄糖氧化酶间接催化氯金酸在纳米金表面还原,通过检测纳米金质量变化来检测葡萄糖的量,葡萄糖浓度线性范围为6.1×10-6 M～9.6×10-4 M,检测下限5.2×10-7 M。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 压电传感器理论基础及测定方法
• 1.1.1 气相压电传感器理论
• 1.1.2 液相压电传感器理论
• 1.1.3 压电传感器的测定方法
• 1.2 压电免疫传感器的基本原理和免疫分子固定方法
• 1.2.1 压电免疫传感器的基本原理
• 1.2.2 免疫分子固定方法
• 1.3 压电免疫传感器分类
• 1.3.1 压电气相免疫传感器
• 1.3.2 压电液相免疫传感器
• 1.4 本研究论文的构想
• 1.4.1 肝癌早期免疫传感诊断技术的研究
• 1.4.2 日本血吸虫病的早期免疫传感诊断技术的研究
• 1.4.3 葡萄糖压电传感检测技术的研究
• 第2章 酶催化质量放大的人胸苷激酶压电免疫传感器
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 血清标本
• 2.2.3 磁性颗粒的制备
• 2.2.4 核壳型磁性颗粒制备
• 2.2.5 抗原的固定
• 2.2.6 检测
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 传感器频率响应
• 2.3.2 交流阻抗对传感器的表征
• 2.3.3 实验条件优化
• 2.4 临床样品的测定
• 2.4.1 hTK 检测校正曲线
• 2.4.2 临床样品的测定和分析
• 2.5 小结
• 第3 章 酶催化质量放大的日本血吸虫病压电免疫传感器
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 巯基化抗原的制备
• 3.2.3 传感器的组装
• 3.2.4 检测过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 纳米金修饰的QCM 表征
• 3.3.2 质量放大压电免疫传感器的频率响应特性
• 3.3.3 固定方法的比较
• 3.3.4 交流阻抗对传感器的表征
• 3.3.5 纳米金颗粒直径的影响
• 3.3.6 protein A-HRP 的用量
• 3.3.7 校正曲线
• 3.4 应用
• 3.5 小结
• 第4 章 酶催化质量放大葡萄糖压电生物传感器
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂仪器
• 4.2.2 磁性颗粒的制备及包硅壳
• 4.2.3 纳米金的制备
• 4.2.4 纳米金标记的磁性颗粒（AuNPs-MPs）
• 4.2.5 葡萄糖检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 试验原理
• 4.3.2 AuNPs-MPs 用量
• 4.3.3 葡萄糖氧化酶用量
• 4.3.4 葡萄糖标准曲线
• 4.3.5 传感器在人血浆溶液中的回收率检测
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文