新型复合材料构建的电化学和电致化学发光免疫传感器的研究

论文摘要

功能复合材料由于其独特的光学和电学性质、良好的稳定性、小尺寸效应和表面效应,好的生物相容性,以及其表面易基团功能化等特点,引起了广大生物传感器研究者的关注。电化学免疫传感器是一种将电化学分析方法与免疫学技术结合而发展起来的具有快速、灵敏、选择性高、操作简便等特点的生物传感器。电致化学发光免疫传感器即是将免疫传感器与电致化学发光紧密结合的产物。它兼备二者的优点,如重现性和选择性好,但其中最突出的优点为灵敏度高,检出限低。因此,利用功能复合材料,研制高灵敏、快速、有效的免疫传感器有着重要的理论意义和实际的应用价值。本论文主要从以下几个方面开展研究工作：1.基于功能化壳聚糖生物复合膜修饰的癌胚抗原免疫传感器的研究采用1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐（EDC·HCl）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）为偶联剂,将半胱氨酸（Cys）与壳聚糖（Chi）交联,形成带有巯基和氨基官能团的功能化天然高分子生物膜。再利用Chi-Cys复合膜的活性基团将纳米金颗粒吸附到电极表面,最后利用形成的纳米金层吸附癌胚抗体（anti-CEA）,制得癌胚抗原免疫传感器。实验结果表明，以铁氰化钾为氧化还原探针,该传感器对癌胚抗原（CEA）具有良好的电流响应。该实验方法中传感器制备简单,操作简便,有较高的灵敏度,实现了对CEA的分析测定。2.具有氧化还原电活性的多孔Cu2O-SiO2复合纳米颗粒的制备、表征及其在铁蛋白免疫传感器中的应用通过水溶液法制备一种新型Cu2O-SiO2复合纳米颗粒,并将其用于免疫传感器的制备。该纳米颗粒与普通纳米颗粒不同的是,具有较好的氧化还原活性,较好的成膜性和稳定性。实验通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及X光电子能谱（XPS）对该纳米颗粒进行了表征。该铁蛋白免疫传感器与铁蛋白浓度成良好的线性关系,检测下限为0.4ng/mL。利用该复合纳米材料制备的免疫传感器避免了固定普通电活性物质的复杂步骤,且该新型电活性纳米材料有望用于其它免疫传感器的构建。3.Ru（bpy）32+掺杂SiO2复合纳米颗粒用于抗体标记的夹心式电致发光免疫传感器研究采用Ru（bpy）32+掺杂SiO2复合纳米颗粒（Ru-SiO2）标记二抗,制得了夹心式电致发光免疫传感器。首先,以羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs）为固载基质来固定亲和素。然后,利用亲和素和生物素的特异结合作用,将生物素标记的抗体固定到电极上。与小鼠IgG反应后,该修饰电极再与Ru-SiO2标记的二抗反应,即制备得到免疫传感器。同时,该方法利用Ru-SiO2对三丙胺（TPA）的催化作用,得到了较强的电致化学发光信号,对蛋白质的免疫反应信号起到了放大作用,极大地提高了免疫传感器的灵敏度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 复合材料
• 1.1.1 复合材料的概述
• 1.1.2 复合材料的分类
• 1.1.3 复合材料的特点
• 1.1.4 复合材料在生物传感器方面的应用
• 1.2. 电化学免疫传感器
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 电流型免疫传感器的检测机理
• 1.2.3 功能复合材料在电化学免疫传感器方面的应用
• 1.3. 电致化学发光免疫传感器
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 检测机理
• 1.3.3 功能复合材料在电致化学发光免疫传感器中的应用
• 1.4. 本文研究思路
• 第二章 基于功能化壳聚糖生物复合膜修饰的癌胚抗原免疫传感器的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 试剂
• 2.2.3 传感器的制备
• 2.2.4 传感器的机理
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 修饰电极的循环伏安电化学和交流阻抗表征
• 2.3.2 实验条件优化
• 2.3.3 传感器的性能
• 2.4 结论
• 2O-SiO₂复合纳米颗粒的制备、表征及其在铁蛋白免疫传感器中的应用'>第三章 具有氧化还原电活性的多孔Cu₂O-SiO₂复合纳米颗粒的制备、表征及其在铁蛋白免疫传感器中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 2O-SiO₂纳米颗粒的制备'>3.2.2 Cu₂O-SiO₂纳米颗粒的制备
• 3.2.3 免疫传感器的制备
• 3.3 结果与讨论
• 2O-SiO₂纳米颗粒的TEM、SEM、XPS、AES表征。'>3.3.1 Cu₂O-SiO₂纳米颗粒的TEM、SEM、XPS、AES表征。
• 3.3.2 电极修饰过程的SEM表征
• 3.3.3 修饰电极的循环伏安表征
• 3.3.4 实验条件的优化
• 3.3.5 传感器的性能
• 3.4 结论
• 3²⁺掺杂SiO₂复合纳米颗粒用于抗体标记的夹心式电致发光免疫传感器研究'>第四章 Ru（bpy）₃²⁺掺杂SiO₂复合纳米颗粒用于抗体标记的夹心式电致发光免疫传感器研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 3²⁺掺杂SiO₂纳米颗粒（Ru-SiO₂）的制备'>4.2.2 Ru（bpy）₃²⁺掺杂SiO₂纳米颗粒（Ru-SiO₂）的制备
• 2/抗体耦合物的制备'>4.2.3 Ru-SiO₂/抗体耦合物的制备
• 4.2.4 免疫传感器的修饰过程和检测机理
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 修饰电极的循环伏安行为
• 4.3.2 传感器的性能
• 4.3.3 噪音信号的检测
• 4.4 结论
• 参考文献
• 作者部分相关论文题录
• 致谢