基于酶催化沉积放大和新型纳米材料的电化学免疫传感器

论文摘要

免疫分析信号的增强技术一直以来是免疫分析领域研究的一个重要方面,它对于提高分析的灵敏度有着至关重要的意义。同时,在电化学免疫传感器的研制中,传感界面的设计对改善免疫传感器的响应性能起着重要作用。探索稳定、优良的免疫材料固定化方法,仍然是传感器研究工作者的主要目标之一。基于以上考虑,综合文献报道,本文主要在免疫材料固定化和免疫信号放大技术方面做了一些工作,主要内容如下:（1）提出了一种基于珊瑚状金纳米颗粒和壳聚糖的无机/有机杂化膜的高灵敏电化学免疫传感器（第2章）。运用种子媒介生长法在壳聚糖修饰的金电极上制备具有大表面积、三维的金纳米颗粒。它的独特形态不但能增大酶的固定量,而且它的有序空间定位和大的比表面积增强了电子传递。具有大表面积的珊瑚状金纳米颗粒大大的提高了组装数量,并且具有非常好的电子传递性能,因此显著地提高了免疫传感器的性能。其形貌通过扫描电镜图（SEM）分析。在实验最优化条件下,免疫传感器表现了优越的性能（如线性范围跨越3个数量级,检测下限可低至5 pg/mL和高特异性等）,使其成为对人IgG或其他生物分子的直接免疫的选择平台。（2）提出了一种用于检测人IgG的高灵敏度的电化学免疫传感器。电化学酶免疫分析基于HRP-H2O2-OPD（邻苯二胺）系统的酶催化沉积放大,酶催化产物2,3-二氨基吩嗪通过电化学方法检测。通过二步沉积法在金电极表面上沉积一层聚硫堇膜,由于聚硫堇膜含有大量的氨基基团,因此具有良好生物相容性的金纳米颗粒通过共价作用和聚硫堇膜相结合。由于金纳米颗粒具有大的比表面积,大量的抗体分子被吸附到金纳米颗粒上,通过免疫夹心反应,辣根过氧化物酶标记的人IgG被捕获到电极表面,在H2O2作用下,催化底物OPD,反应生成不溶有机物沉积到电极表面,达到信号放大的目的。所提出的电化学免疫传感器表现出良好的性能,结果表明测定人IgG浓度的对数在100 pg/mL到50 ng/mL范围内有很好的线性关系,检测下限为10 pg/mL。（3）提出了一种基于聚硫堇膜/金纳米簇的酶催化沉积放大电化学免疫传感器（第4章）。首先在玻碳电极表面修饰一层聚硫堇的电聚合膜,为传感界面的构建提供了一个富含氨基的稳固基底。利用电沉积法在聚硫堇修饰的玻碳电极上制备金纳米簇,所制备的金纳米簇具有稳定性好、比表面积大、生物相容性和电子传递性能好的特点。电沉积金纳米簇提供了直接的蛋白分子固定和电子传递界面,抗体分子可以通过氨基-金的亲和力固定到金纳米簇上,并具有高的负载量和高的免疫活性。以人IgG为分析模型,碱性磷酸酶标记的抗体通过免疫反应结合到传感界面上,催化底物1-萘磷酸盐,反应生成不溶有机物沉积到电极表面,达到信号放大的目的,产生的氧化还原信号,峰值与分析物的浓度的对数成线性相关。在优化的实验条件下,我们提出的检测方法其检测下限可低至5 pg/mL,实现了对免疫物质的高灵敏检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 免疫分析
• 1.1.1 抗原和抗体
• 1.1.2 免疫分析的原理
• 1.1.3 免疫分析法分类
• 1.2 酶催化信号增强
• 1.2.1 酶催化产物沉积法
• 1.2.2 底物循环增强法
• 1.2.3 多酶标记增强法
• 1.3 纳米材料
• 1.3.1 纳米粒子概述
• 1.3.2 纳米材料用于构建免疫传感界面
• 1.3.3 种子媒介生长法制备纳米材料
• 1.3.4 纳米复合材料固定化技术
• 1.4 本研究论文的构思
• 第2章 基于珊瑚状金纳米颗粒和壳聚糖的无机
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 金种的制备
• 2.2.3 传感界面的制备
• 2.2.4 电化学方法和人IgG 的检测
• 2.3 结果与讨论
• 2O₂ 生物传感器的电流响应'>2.3.1 H₂O₂生物传感器的电流响应
• 2.3.2 金电极形貌表征
• 2.3.3 修饰电极的电化学表征
• 2.3.4 电化学信号的放大
• 2.3.5 生长时间的影响
• 2.3.6 羊抗人IgG 抗体浓度的影响
• 2.3.7 传感系统的分析性能
• 2.3.8 传感器的特异性
• 2.4 小结
• 2O₂的酶催化沉积信号增强的电化学免疫传感器'>第3章 基于HRP-OPD-H₂O₂的酶催化沉积信号增强的电化学免疫传感器
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 纳米粒子的合成
• 3.2.3 免疫传感器的制备
• 3.2.4 电化学检测
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 传感器工作原理
• 3.3.2 修饰电极的电化学表征
• 3.3.3 传感器的电化学响应
• 3.3.4 实验条件的优化
• 3.3.5 传感器的分析性能
• 3.3.6 传感器的特异性
• 3.4 小结
• 第4章 基于聚硫堇膜/金纳米簇的酶催化沉积放大电化学免疫传感器
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂和仪器
• 4.2.2 传感器的制备
• 4.2.3 人IgG 的检测
• 4.2.4 电化学方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 传感界面的构建、表征及信号放大作用
• 4.3.2 实验条件的优化
• 4.3.3 传感系统的分析性能
• 4.3.4 传感器的特异性
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间发表及完成的学术论文目录
• 致谢