新型纳米材料用于电化学生物传感界面的构建

论文摘要

电化学生物传感器是近年来迅速发展起来的一种全新的生物传感器。该类传感器具有灵敏度高、成本低、选择性好、易于微型化等优点,在临床医学检验、环境监测和食品工程等领域有广阔的应用前景。电化学生物传感器构制的一个关键技术在于如何将生物组分稳定、高效的固定到基体上面。本研究论文通过发展新型生物材料固定方法,构制了一系列性能良好的电化学DNA生物传感器和适体传感器以达到改进固定生物组分活性、延长传感器的使用寿命等目的。本论文主要研究工作包括:1、以室温固相法制备纳米MnO2,通过壳聚糖（CHIT）的成膜效应将纳米MnO2固定在玻碳电极表面。DNA在MnO2/CHIT膜上的固定和杂交通过循环伏安和电化学交流阻抗进行表征。固定于电极表面的DNA探针与目标DNA杂交后使电极表面的电子传递电阻增大,以此作为检测信号可以高灵敏度地测定目标DNA。电化学阻抗谱检测大肠杆菌基因片段的线性范围为2.0×10-11mol/L～2.0×10-6mol/L,检测限为1.0×10-12mol/L。2、以室温固相法制备纳米ZnO,通过CHIT的成膜效应将纳米ZnO固定在玻碳电极表面,制得的ZnO/CHIT/GCE电极成为DNA固定和杂交的良好平台。以电化学交流阻抗免标记法检测人类免疫缺陷病毒（HIV）基因片段的线性范围为2.0×10-11～2.0×10-6mol/L,检测限为2.0×10-12mol/L。3、通过CHIT的成膜效应将腺苷适体固定在MnO2/CHIT修饰电极表面,腺苷适体与目标腺苷杂交后使电极表面的电子传递电阻增大,杂交前后阻抗值的变化与样品中腺苷的量是成比例的,以此可以高灵敏度地测定目标腺苷。电化学阻抗谱检测目标腺苷的线性范围为1.0×10-8～5.0×10-6 mol/L,相关系数r = 0.9990,检测限为1.0×10-9mol/L。4、以MnO2为传感基底构制了基于目标诱导适体置换的非标记型电化学腺苷传感器。通过氧化还原探针[Fe（CN）6]3-/4-监测传感器界面表面电子传递电阻的变化。应用此电化学适体传感器,以电化学阻抗法对腺苷进行免标记检测,其线性范围为1.0×10-9～1.0×10-6mol/L,检测限为8.0×10-10mol/L。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 电化学DNA 生物传感器
• 1.1.1 电化学DNA 生物传感器的发展历程
• 1.1.2 电化学DNA 生物传感器的基本构成和原理
• 1.1.3 电化学DNA 生物传感器的制备
• 1.1.4 电化学DNA 传感器的应用
• 1.2 电化学适体传感器
• 1.2.1 适体及SELEX 技术
• 1.2.2 适体应用于生物传感器的优势
• 1.2.3 电化学适体传感器研究进展
• 1.2.4 电化学适体传感器的发展趋势
• 1.3 本论文研究思路
• 2的免标记型DNA 电化学生物传感器用于大肠杆菌的测定'>第二章 基于纳米MnO₂的免标记型DNA 电化学生物传感器用于大肠杆菌的测定
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2 的表征'>2.2.1 纳米MnO₂的表征
• 2.2.2 GCE 修饰电极的电化学特性
• 2.2.3 杂交条件的优化
• 2.2.4 DNA 生物传感器的选择性
• 2.2.5 大肠杆菌基因片段的电化学阻抗谱测定
• 2.2.6 传感器的重复性与再生性
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于纳米 ZnO/壳聚糖复合膜的 DNA 电化学 传感器用于 HIV 基因的免标记检测
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 仪器与试剂
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 ZnO 纳米粒子的特征
• 3.2.2 不同修饰电极的电化学特性
• 3.2.3 杂交条件的优化
• 3.2.4 DNA 生物传感器的选择性
• 3.2.5 HIV 基因片段的电化学阻抗谱测定
• 3.2.6 传感器的重现性和稳定性
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于核酸适体的电化学生物传感器用于腺苷的免标记测定
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 二氧化锰的结构分析
• 4.2.2 GCE 修饰电极的电化学特性
• 4.2.3 杂交时间对腺苷检测的影响
• 4.2.4 腺苷的测定
• 4.2.5 腺苷生物传感器的选择性
• 4.2.6 传感器的重现性和再生性
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于目标诱导适体置换的电化学传感器用于腺苷的检测
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 仪器与试剂
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 二氧化锰的结构分析
• 5.2.2 修饰电极的电化学特征
• 5.2.3 杂交条件的优化
• 5.2.4 传感器的性能
• 5.2.5 传感器的重现性和再生性
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历