液液界面法合成单分散金属-生物分子纳米复合材料及其电化学传感

论文摘要

在生物传感器的制备过程中,生物分子在电极表面的固定是至关重要的一步。由于纳米材料的尺寸与大多数重要的生物分子（如蛋白质、核酸等）的尺寸处在同一尺度范围内,因此可以利用纳米材料探测生物分子的生理功能,进而在分子水平上揭示生命过程。近来,金纳米粒子由于具有增大表面积、加速电子传递、催化性能好和良好的生物相容性等性能,在电分析化学领域得到越来越多的关注。此外,液液界面法合成的纳米材料在界面上是有序且单分散分布的。因此,本文运用液液界面法制备了金纳米材料并将其应用于生物分子的固定。用巯基乙酸修饰的水溶性CdSe量子点构建了电致化学发光法免疫传感器。主要结果如下：1.运用液液界面法合成了单分散纳米金。第一步是将AuCl4-与PPh3反应生成Au（PPh3）Cl并转移到甲苯中形成有机相。第二步,将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和NaOH溶解在去离子水中形成水相。然后,将有机相缓缓加到水相中。最后一步将还原剂水合肼用进样器加到该装置的水相中。界面上出现了轻微的紫红色表明了金盐还原的开始。该反应在3℃条件下进行了24h。随着反应的进行,界面颜色逐渐加深,最后在液液界面上形成了单分散金纳米粒子。将HRP加到水相中,通过Au-S键合作用将HRP吸附固定在该界面纳米金上从而形成Au-HRP复合膜进而用ITO提取该复合膜构建了新型的H202传感器。制备好的单分散金纳米薄膜高度有序且定向、大的比表面积、好的生物相容性和良好的导电性为HRP的固定和生物传感器的制备提供了一个很好的阵列。对其电化学和电催化性能进行了研究。同时,研究了实验条件,如pH值、应用电位与氯金酸的量对实验结果的影响并确定了最佳的实验条件。在最佳的实验条件下,该传感器在4μM-1.3 mM范围内表现出很好的线性关系。在3倍信噪比的条件下,检测限为0.9μM。该生物传感器表现出较好的重现性、稳定性和较高的灵敏度。2.制备了一种基于将HRP固定在液液界面上形成单分散金纳米膜修饰ITO电极得到了HRP的直接电子转移并基于此构建了新型H202传感器。用ITO将界面上的单分散纳米金提取出,再将其浸泡在HRP溶液中通过Au-S键结合将HRP有序的固定在单分散纳米金上,从而得到了HRP的DET形成新型的过氧化氢传感器。单分散纳米金保持了HRP的活性并促进其与电极间的直接电子传递。在0.1MpH7.0的磷酸盐缓冲溶液（PBS）中,HRP的直接电子转移的式量电位为-298mV（vs.SCE）。在最佳的实验条件下,生物传感器用来检测过氧化氢,其线性范围为1.9μM到1.0mM,在3倍信噪比下,检测限为0.4μM。固定在该电极表面的HRP的KappM值为0.4mM。结果显示,该生物传感器性质稳定、重现性好、检测限低并且对过氧化氢的检测快速灵敏。因此,单分散纳米金对HRP的固定和传感器的制备是一个很好的载体。3.描述了一个基于电致化学发光（ECL）法检测α-胎蛋白（AFP）的灵敏的特异性的免疫分析方法。ECL可以检测含有不同浓度目标分析物的样品。用CdSe量子点（QDs）作标记物并且标记在AFP抗体（anti-AFP,二抗,Ab2*）上。免疫分析采用夹心法进行,anti-AFP（Ab1）共价键合到金电极表面来特异性的捕获AFP。然后,Ab2*选择性的与已捕获的AFP键合。在H2O2存在的条件下,ECL强度随着AFP浓度的增加而增加。基于无需酶和媒介检测CdSe的ECL强度来检测AFP可能增强免疫传感器的稳定性。AFP分析的线性范围是从0.002到32 ng mL-1。而且,该免疫传感器表现了好的灵敏度、精确度、稳定性和重现性并且可以用来检测实际样品其结果和用酶联免疫分析（ELISA）法相比是一致的。这个方法被成功的论证为检测实际样品中AFP的简单、低成本、特异性强并且有效的方法。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米材料
• 1.1.1 纳米材料及其特性
• 1.1.2 纳米材料的制备
• 1.1.3 纳米材料的应用
• 1.1.4 金纳米材料及其用途
• 1.2 纳米生物传感器
• 1.2.1 纳米生物传感器的研究现状
• 1.2.2 纳米生物传感器的制备
• 1.2.3 纳米生物传感器的应用
• 1.3 本论文指导思想
• 1.4 参考文献
• 第2章 单分散纳米Au-HRP复合薄膜的合成及表征、固定及生物传感
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 单分散Au-HRP纳米复合膜的制备
• 2.2.4 生物传感器的制备
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 单分散金纳米薄膜和单分散Au-HRP纳米复合薄膜的表征
• 2.3.2 固定化HRP对过氧化氢的电催化还原
• 2.3.3 传感器条件的优化
• 2.3.4 安培响应和标准曲线
• 2.3.5 过氧化氢传感器的重现性和稳定性
• 2.4 总结
• 2.5 参考文献
• 第3章 HRP固定在单分散金纳米薄膜修饰ITO电极上的直接电子转移及电催化
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器
• 3.2.3 单分散金纳米薄膜的制备
• 3.2.4 生物传感器的制备
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 表征
• 3.3.2 固定化HRP对过氧化氢的电催化
• 3.3.3 传感器的条件优化
• 3.3.4 电流响应和曲线校正
• 3.3.5 重现性和稳定性
• 3.4 结论
• 3.5 参考文献
• 第4章 量子点标记的电致化学发光法灵敏检测AFP
• 4.1 前言
• 4.2 实验
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 水溶性CdSe量子点的制备
• 4.2.3 制备水溶性CdSe量子点标记的Ab2
• 4.2.4 仪器
• 4.2.5 ECL免疫分析生物传感器的构建
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 水溶性CdSe量子点和CdSe量子点标记的Ab2的表征
• 4.3.2 水溶性CdSe QDs修饰电极的ECL信号
• 4.3.3 ECL免疫传感器的构建
• 4.3.4 CdSe标记的Ab2的生物识别
• 4.3.5 AFP的检测参数
• 4.3.6 AFP的检测
• 4.3.7 干扰
• 4.3.8 该免疫传感器的精密度、重现性和稳定性
• 4.3.9 精确性和临床应用
• 4.4 结论
• 4.5 参考文献
• 第5章 结论
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢