仿生光電納米傳感界面的構(gòu)建與應(yīng)用.pdf

1、光電化學(xué)(PEC)過程是指在電化學(xué)的基礎(chǔ)上以光作為信號激發(fā)源，以電流信號作為檢測信號，來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、檢測分析和能量利用的技術(shù)手段。PEC傳感體系的靈敏度因激發(fā)源和檢測信號的形式不同得到提高。由于PEC生物分析方法諸如靈敏度高、選擇性好、檢測成本低等優(yōu)點，使得它被廣泛應(yīng)用于臨床分析、環(huán)境污染物監(jiān)測等領(lǐng)域中。
　　為了提高傳感器的靈敏度，多種方法已經(jīng)被開發(fā)出來，例如能量轉(zhuǎn)移共振，敏化或共敏化結(jié)構(gòu)等。在這些背景下，本論文致力于研發(fā)新型

2、高靈敏的光電化學(xué)檢測體系，實現(xiàn)對目標(biāo)物的痕量檢測。本論文將納米材料、光電化學(xué)分析方法、適配體探針有機結(jié)合起來，圍繞PEC生物分析的應(yīng)用開展研究，主要內(nèi)容如下:
　　1、基于激子能量轉(zhuǎn)移和敏化作用構(gòu)建的雙重信號放大型光電化學(xué)傳感器實現(xiàn)對Hg2+的高靈敏和選擇性檢測
　　基于CdS量子點(QDs)和Au納米顆粒(NPs)之間的激子能量轉(zhuǎn)移(EET)與信號放大元素羅丹明123(Rh123)開發(fā)出具有高選擇性和靈敏度Hg2+檢測的P

3、EC生物傳感器。通過將CdSQDs沉積在ITO/TiO2電極上得到TiO2/CdS雜化結(jié)構(gòu)，并將其作為基底用來固定探針DNA(pDNA)。之后，Rh123被引入到pDNA的末端來實現(xiàn)對該PEC生物傳感器的敏化。標(biāo)記了AuNPs的目標(biāo)DNA(Au-tDNA)與pDNA雜交配對，CdSQDs與AuNPs之間發(fā)生的EET會導(dǎo)致光電流的顯著降低。該生物傳感器對Hg2+的檢測是基于與Hg2+孵育后pDNA的構(gòu)型變化來實現(xiàn)的。當(dāng)沒有Hg+存在時，由

4、于雙鏈DNA的剛性，使得Rh123遠離電極表面，導(dǎo)致其敏化作用較弱;而且因為CdSQDs和AuNPs之間的激子能量轉(zhuǎn)移，使得光電流有顯著的降低。但是，當(dāng)Hg2+存在時，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，使得CdSQDs和AuNPs之間的能量轉(zhuǎn)移被破壞，光電流強度恢復(fù);而且pDNA的構(gòu)型變化會使得Rh123靠近電極表面，導(dǎo)致敏化作用的增強，從而使得光電流強度有明顯的增加。該PEC生物傳感器的靈敏度因雙重信號放大結(jié)構(gòu)而得到提高，對Hg2+檢測的線性

5、范圍為10fM到200nM，檢測限為3.3fM。這種方法也為其他重金屬離子的超低濃度檢測提供了一種有效的思路。
　　2、基于MoS2-CdS∶Mn納米復(fù)合物和敏化效應(yīng)構(gòu)建了高靈敏Pb2+檢測的光電化學(xué)適配體傳感體系
　　基于MoS2-CdS∶Mn納米復(fù)合物(NCs)和敏化結(jié)構(gòu)構(gòu)建了一個用于Pb2+靈敏檢測的PEC傳感體系。MoS2-CdS∶MnNCs是在超聲得到的MoS2納米片水溶液中制備的。首先，MoS2-CdS∶MnNC

6、s被滴加在電極上，待其成膜干燥后將其作為PEC傳感器的基底材料。之后，適配體(pDNA)通過EDC催化的耦合反應(yīng)固定在pDNA末端。然后，目標(biāo)DNA和作為敏化物質(zhì)的CdTe-NH2QDs被一步步修飾至電極上。該PEC生物傳感器對Pb2+的檢測是基于與Pb2孵育后的pDNA構(gòu)型變化而得到的。在沒有Pb2+存在時，作為敏化劑的CdTe-NH2QDs由于雙鏈的剛性遠離電極表面，導(dǎo)致傳感體系的光電流較低。而在Pb2+存在時，雙鏈因pDNA與Pb