电化学核酸适配体传感器

论文摘要

核酸适配体因其自身的高特异性、高亲和力、易于修饰和功能化、成本低廉等一系列的优点,而成为化学、生物医学、材料科学等领域的研究热点之一,从而被广泛的研究应用。与传统的光学方法相比,用电化学方法研究生物传感器具有反应迅速、灵敏度高、设计简易、仪器小型化、便于携带、价格低廉等优点,因此电化学技术对研究生物传感器非常具有吸引力,目前已受到越来越广泛的关注。本论文研究了核酸适配体与凝血酶的相互作用,制备了CdS空心纳米球,水溶性巯基乙酸修饰的CdSe量子点,多孔管状Ag纳米微粒,并对其进行结构和形貌的表征,还用亚甲基蓝作为电活性物质,构建了核酸适配体生物传感器,构建了一维多孔管状Ag纳米微粒无酶胆固醇传感器,主要结果如下所示：1.用CdS空心纳米球修饰含22个碱基的核酸适配体,用凝血酶作为模型,构建了一种简单的扩大电化学信号的核酸适配体传感器。用循环伏安法、电化学阻抗法、圆二色谱法来研究核酸适配体和CdS空心纳米球之间的相互作用,CdS空心纳米球促进了金电极和K3[Fe（CN）6]之间的电子传递,当凝血酶与核酸适配体作用后,使核酸适配体由原来的发夹结构变为G-四分体结构,在最佳实验条件下,获得凝血酶检测的线性范围为0-33μg/mL,灵敏度为134μA-mL/μg/cm2,但是当电极没有用CdS空心纳米球修饰时,检测的线性范围仅为2.75 to 27.5μg/mL,灵敏度为0.062μA·mL/μg/cm2。通过此法构建的核酸适配体生物传感器具有良好的稳定性、特异性、重现性以及准确性,这为构建核酸适配体生物传感器提供了一个良好的平台。2.将核酸适配体固定在水溶性CdSe修饰的玻碳电极上,构建了一种灵敏的核酸适配体传感器。亚甲基蓝被插入到核酸适配体的序列中,作为电活性物质。CdSe量子点大的表面积促进了电化学信号,另外CdSe量子点的离子中心对扩大电化学信号可能也起到一个很大的作用,离子浓度越高就会吸附更多的核酸适配体从而产生更强的信号。通过差微分脉冲伏安法定量检测凝血酶,在最优的实验条件下,测定凝血酶的线性范围为3-13μg/mL以及14-31μg/mL,检测限为0.08。与无CdSe量子点修饰时相比,该生物传感器具有更好的响应。用牛血清白蛋白、干酪素和人免疫球蛋白G代替凝血酶做了干扰试验,结果表明该核酸适配体传感器对凝血酶具有良好的特异性、稳定性及再现性能。而且,该核酸适配体传感器可被用来进行实际样品的检测,获得的结果与用荧光法测得的结果相一致,为构建核酸适配体传感器提供了一个良好的平台。3.通过电沉积的方法,将Ag沉积到CdS修饰的多孔阳极氧化铝模（PAA）上,随后再去除CdS,成功合成了多孔管状Ag纳米微粒,但无CdS时,只获得了固体Ag纳米棒。S2-和Ag（Ⅰ）之间强烈的亲和力促使Ag优先沉积在管壁上形成管状的Ag,再除去CdS之后就获得了多孔管状Ag纳米微粒。通过X射线衍射、透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、能量色散谱以及氮吸附-脱附等温线对纳米微粒进行表征。用多孔管状Ag纳米微粒修饰的玻碳电极作为工作电极,构建了无酶胆固醇传感器。与固体Ag纳米棒相比,用多孔管状Ag纳米微粒构建的该传感器对胆固醇氧化的电催化活性明显提高。在最优的实验条件下,该传感器获得的线性范围为2.8×10-4 mol/L-3.3×10-2 mol/L,检测限为1.8×10-4 mol/L。传感器显示了良好的重复性、稳定性及低干扰性。据我们所知,目前尚无基于Ag纳米微粒的无酶胆固醇传感器的报道,实验结果表明多孔管状Ag纳米微粒为合理设计和构建无酶胆固醇传感器提供了一个良好的平台。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 核酸适配体
• 1.1.1 核酸适配体简介
• 1.1.2 核酸适配体的筛选过程
• 1.1.3 核酸适配体传感器
• 1.2 纳米材料
• 1.2.1 纳米材料简介
• 1.2.2 CdS、CdSe纳米材料的制备方法
• 1.2.3 纳米材料在核酸适配体传感器方面的应用
• 1.3 本论文的指导思想
• 1.4 参考文献
• 第2章 基于CdS空心纳米球信号放大的核酸适配体生物传感器
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 CdS空心纳米球的制备以及电极的修饰
• 2.2.3 仪器和测量
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CdS空心纳米球的TEM表征
• 2.3.2 核酸适配体在金电极上的固定
• 2.3.3 在检测凝血酶过程中CdS空心纳米球的功能
• 2.3.4 凝血酶的定量检测
• 2.3.5 核酸适配体生物传感器的稳定性和重现性
• 2.3.6 干扰测定
• 2.3.7 构建的生物传感器在人血清中的应用
• 2.4 结论
• 2.5 参考文献
• 第3章 一种灵敏的基于水溶性CdSe量子点检测凝血酶电化学核酸适配体传感器
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 水溶性巯基乙酸修饰的CdSe量子点的制备
• 3.2.3 核酸适配体传感器的制备
• 3.2.4 目标蛋白质-凝血酶的测定
• 3.2.5 仪器和测量
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 水溶性巯基乙酸修饰的CdSe量子点的表征
• 3.3.2 修饰电极的电化学性能
• 3.3.3 凝血酶的定量检测
• 3.3.4 特异性检测
• 3.3.5 核酸适配体传感器在人血清样本中的应用
• 3.3.6 核酸适配体传感器的稳定性和重现性
• 3.4 结论
• 3.5 参考文献
• 第4章 一种多孔管状Ag纳米微粒构建的无酶胆固醇传感器
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 多孔管状Ag纳米微粒极其胶体溶液的制备
• 4.2.3 电极修饰
• 4.2.4 仪器和测量
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 多孔管状Ag纳米微粒的表征
• 4.3.2 胆固醇的电催化氧化
• 4.3.3 传感器的条件优化
• 4.3.4 安培响应和曲线校准
• 4.3.5 干扰实验
• 4.3.6 实际样品的检测
• 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