手性氨基酸构建电流型生物传感器的研究

论文摘要

手性识别是自然界一种特殊的识别方式,也是近年来随着材料科学、电子技术和检测手段的进步而逐步发展起来探索生命世界的新方法。认识手性识别,可以帮助我们了解生物体的运行机制和一些重要的生命过程,在物质检测分析、新型纳米材料研发、新药制备及药理研究等领域均具有重要的科学意义和实际应用价值。本文主要将手性氨基酸以及氨基酸和纳米材料形成的手性复合物作电化学活性材料用于构建电流型生物传感器,探讨研究了氨基酸与生物分子间的手性识别作用,主要内容如下：1.研究了脯氨酸对映体对免疫分子的手性识别作用。选取具有分子刚性结构的脯氨酸对映体作手性材料,以癌胚抗原抗体为生物分子模型,将脯氨酸对映体分别组装到化学和电化学处理过的玻碳电极表面,形成L-和D-脯氨酸手性膜,结合癌胚抗体制得两种电流型免疫传感器。由于脯氨酸特殊的分子结构,在组装过程中能有效的保持其手性。原子力显微仪测定结果显示：脯氨酸对映体在相同条件下在同种基底上形成的手性膜形态有很大的差异,当癌胚抗体与两手性膜作用后,抗体与D-脯氨酸膜结合成均匀密集的“网状”,而与L-脯氨酸膜结合成不均匀的“根状”。电化学免疫实验表明D-脯氨酸修饰的癌胚抗原免疫电极比L-脯氨酸修饰的有较好的线性和灵敏度。2.对手性纳米材料识别免疫分子进行了研究。通过手性精氨酸-多壁碳纳米管纳米复合物构建前列腺特异性抗原电流型免疫传感器,研究手性纳米复合物对前列腺抗体的识别作用。手性纳米复合物分别由L-和D-精氨酸与多壁碳纳米管共价结合制备。该复合材料具有精氨酸的手性识别性能,又具备多壁碳纳米管电子性能佳、比表面积大、化学性能稳定等优点,且可能具有较好的生物相容性。在电极组装过程中,首先电沉积纳米金和修饰具有电化学信号放大作用的普鲁士蓝到洁净的玻碳电极表面上,再将手性复合物与壳聚糖在普鲁士蓝表面成膜并用牛血清蛋白封闭,制得电流型免疫传感器。手性纳米材料对前列腺特异性抗体的手性识别通过该传感器对前列腺抗原的反应来间接检测。3.分析研究了手性纳米材料对过氧化物酶的手性选择作用。手性纳米材料（精氨酸-多壁碳纳米管）以及未功能化的多壁碳纳米管分别与过氧化物酶、壳聚糖形成复合物,在电沉积纳米金层的玻碳电极表面形成膜,制得三种过氧化氢传感器。采用电化学技术对比这三种传感器对过氧化氢的测定性能,分析探讨手性纳米材料对生物分子-过氧化物酶的手性识别作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 手性和手性化合物
• 1.2 手性识别
• 1.3 电化学生物传感器概述
• 1.4 氨基酸
• 1.5 纳米技术在生物传感器中的应用
• 1.6 本论文的研究设想与主要工作
• 第2章 脯氨酸对映体对免疫分子的识别作用
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 结论
• 第3章 手性纳米材料对免疫分子识别的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 结论
• 第4章 手性纳米材料对过氧化物酶的手性选择作用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 结论
• 参考文献
• 硕士期间科研成果
• 致谢