基于纳米粒子信号放大的生物传感器的研究

论文摘要

随着纳米科技和纳米技术的快速发展,具有特殊性能的纳米材料已广泛应用于生物分析领域。本论文主要基于纳米粒子的信号放大作用,建立了三种新型的生物传感器,分别用于高灵敏地检测生物遗传物质DNA、生物小分子腺苷以及肿瘤细胞Ramos细胞。1.利用去铁铁蛋白在不同pH下可以解离成片段并重新组装的这一性质,成功的将金属镉包裹在去铁铁蛋白空腔内,并和纳米金结合成复合纳米粒子,利用此复合纳米粒子为探针,用于DNA的电化学检测。通过纳米金和去铁铁蛋白的双重放大作用,该传感器具有较高的灵敏度。在最佳条件下,DNA检测的线性范围为3×10-16 M至1×10-14 M,工作曲线为Y = 0.25079X-0.04501（R = 0.9994,N = 9）,经计算得最低检测限为5.1×10 17 M。2.将电致化学发光物质钌（Ⅱ）配合物修饰在金纳米粒子上,与信号DNA结合形成金纳米粒子探针,建立基于适体的ECL生物传感器,用于生物小分子腺苷的检测。利用金纳米粒子的信号放大作用,可以实现对腺苷的高灵敏性检测。传感器对腺苷检测的线性范围是6.0×10-12 mo1·L-1到1.0×10-10 mo1·L-1。线性回归方程为Y=102.84038+12.37431X,线性相关系数R=0.997,N=8。实验数据证明该方案比大多数现有腺苷适体传感器更灵敏。3.将电致化学发光物质Ru（II）共价掺杂在硅纳米粒子中,与信号DNA结合形成硅纳米粒子探针,建立基于适体的ECL生物传感器,用于肿瘤细胞的检测。利用硅纳米粒子的信号放大作用,以及硅纳米粒子的高度稳定性,建立的细胞适体传感器具有高灵敏性和高稳定性。在最佳条件下,Ramos细胞检测的线性范围为1.0×102 2.0×103 cells mL-1,线性方程:Y=54.28281+0.46635X（R=0.993,N=9）,检测限为100 cells mL-1。该传感器同时具有较好的选择性和可重复性。

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 电化学生物传感器发展现状
• 1.1.2 电化学生物传感器工作原理
• 1.1.3 电化学生物传感器的研究意义
• 1.2 电致化学发光分析及其在生物分析检测中的应用
• 1.2.1 电致化学发光的原理及特点
• 1.2.2 电致化学发光的生物检测技术
• 1.2.2.1 电致化学发光法生物化学固定化技术
• 1.2.2.2 电致化学发光法免疫标记技术
• 1.2.2.3 电致化学发光微细加工技术
• 1.2.3 电致化学发光分析法的最新进展
• 1.3 纳米微球及其应用
• 1.3.1 纳米材料的基本特性
• 1.3.2 纳米金在化学分析中的应用
• 1.3.3 二氧化硅纳米微球在化学分析中的应用
• 1.3.4 新型纳米微球--去铁铁蛋白的特性及其应用
• 1.3.5 纳米材料的发展前景
• 1.4 肿瘤细胞及其检测
• 1.4.1 适体及肿瘤细胞的检测
• 1.4.2 适体的特点
• 1.4.3 适体的应用
• 1.5 课题研究的内容及意义
• 参考文献
• 第二章 纳米金和去铁铁蛋白双重放大电化学检测 DNA
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 金胶的制备及其修饰
• 2.2.4 去铁铁蛋白包裹镉纳米粒子的组装过程
• 2.2.5 Au 纳米粒子和去铁铁蛋白复合纳米粒子探针的制备过程
• 2.2.6 DNA 传感器的制备
• 2.2.7 电化学工作站定量检测
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 实验原理
• 2.3.2 去铁铁蛋白的包裹及镉离子的标准曲线图
• 2.3.3 金胶、磁珠和去铁铁蛋白的电镜分析
• 2.3.4 DNA、金胶和金探针的紫外分析
• 2.3.5 实验条件的优化
• 2.3.5.1 酸碱性的影响
• 2.3.5.2 沉积时间的影响
• 2.3.6 标准曲线和检测限
• 2.3.7 传感器的重现性
• 2.3.8 传感器的特异性
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 基于 RU（Ⅱ）修饰的 AU 纳米离子 ECL 检测腺苷
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器装置
• 3.2.2 主要试剂
• 3.2.3 5-氨基-1,10-邻菲啰啉的合成
• 3.2.4 电化学发光物质氨基钌的合成
• 3.2.5 纳米金的制备
• 3.2.6 传感器的制备和电致化学发光检测
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 实验原理图
• 3.3.2 过硫酸钾发光体系的优化
• 3.3.2.1 电解质种类的优化
• 3.3.2.2 电解质浓度的优化
• 3.3.2.3 缓冲液pH 的优化
• 2S₂O₈浓度的优化'>3.3.2.4 K₂S₂O₈浓度的优化
• 3.3.2.5 Ce（II）对发光强度的增强
• 3.3.3 腺苷反应时间的选择
• 3.3.4 腺苷检测的线性范围和检测限
• 3.3.5 腺苷检测的特异性
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 基于 RU（Ⅱ）共价掺杂的硅纳米粒子 ECL 检测 RAMOS 细胞
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要试剂
• 4.2.2 仪器装置
• 4.2.3 Ru（II）共价掺杂的硅纳米粒子的制备及修饰
• 4.2.4 传感器的组装
• 4.2.5 电极的修饰及探针的捕获
• 4.2.6 电致光化学发光检测参数的设定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 传感器的组装及检测原理
• 4.3.2 阻抗表征
• 4.3.3 反应条件的优化
• 4.3.3.1 Ramos 适体浓度的影响
• 4.3.3.2 细胞与适体结合时间的优化
• 4.3.3.3 检测方法的影响
• 4.3.3.4 电极捕获时间的影响
• 4.3.3.5 不同硅纳米粒子的影响
• 4.3.4 细胞检测的线性范围与检测线
• 4.3.5 传感器的选择性
• 4.4 小结
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录