基于電沉積石墨烯阪崎腸桿菌酶免疫傳感器研究.pdf

1、阪崎腸桿菌（Enterobacter sakazakii，E.sakazakii），是在人和動(dòng)物腸道內(nèi)寄生的一種革蘭氏陰性無(wú)芽孢棒狀桿菌，對(duì)成人致病性不強(qiáng)，但對(duì)嬰幼兒的危害非常嚴(yán)重，主要通過(guò)污染嬰幼兒配方奶粉感染，感染后嬰幼兒的死亡率高達(dá)50％以上。
　　 免疫傳感器通過(guò)特異性反應(yīng)的抗原-抗體識(shí)別進(jìn)行免疫測(cè)定，并具有快速、靈敏度高、特異性強(qiáng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，從而作為一個(gè)主要的分析技術(shù)在臨床、食品、環(huán)境為基礎(chǔ)的生物分析中備受關(guān)注。

2、應(yīng)用新型材料如石墨烯(Graphene)、納米金（gold nanoparticles，AuNPs）、離子液體(Ionic Liquid，IL)等制備新型傳感器，以改善其性能是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
　　 為研究改善新型免疫傳感器并快速檢測(cè)阪崎腸桿菌，本論文主要圍繞以下幾個(gè)方面開(kāi)展研究工作:
　　 1、石墨烯的制備及其電化學(xué)應(yīng)用初探
　　 通過(guò)構(gòu)建分散于不同溶劑的石墨烯修飾四通道絲網(wǎng)印刷碳電極(Fourchannel

3、screen-printed carbon electrode，4-SPCE)電化學(xué)傳感器，并應(yīng)用循環(huán)伏安法(Cyclic Voltammetry, CV)評(píng)價(jià)其電性能，選擇出具有較好電化學(xué)性能的石墨烯傳感器。
　　 通過(guò)制備氧化石墨、氧化石墨烯、石墨烯并將其應(yīng)用于電化學(xué)測(cè)試，成功篩選出電沉積石墨烯(Electrochemically Reduced Graphene Oxide，ERGO)有較好的電化學(xué)性能。ERGO修飾電極不

4、需要其它溶劑或分散劑，即應(yīng)用循環(huán)伏安還原法將氧化石墨烯沉積于電極表面，不僅制備過(guò)程簡(jiǎn)單，且ERGO膜的一致性和有序性較好、電化學(xué)性效果能令人滿(mǎn)意，為后續(xù)免疫傳感器的研究打下了良好的基礎(chǔ)。
　　 2、基于電沉積石墨烯阪崎腸桿菌酶免疫傳感器研究
　　 為研制一種新型免疫傳感器并用于快速檢測(cè)阪崎腸桿菌，采用自組裝方法將辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的阪崎腸桿菌抗體(HRP-anti-E.sakazakii)固定于修飾有電沉積石墨烯(ERG

5、O)的絲網(wǎng)印刷碳電極上，制得一次性酶免疫傳感器。采用原子力顯微鏡(AFM)觀察不同修飾電極表面的光學(xué)形態(tài)，循環(huán)伏安法(CV)和交流阻抗譜法(EIS)考察不同修飾電極的電化學(xué)特性，根據(jù)CV還原峰電流值的變化對(duì)E.sakazakii進(jìn)行快速檢測(cè)。在優(yōu)化的檢測(cè)條件下，該方法檢測(cè)E.sakazakii的線(xiàn)性范圍為102～109cfu/mL，檢測(cè)限為9.1×101 cfu/mL(S/N=3)。該酶免疫傳感器靈敏度高，并具有良好的特異性、重現(xiàn)性(R

6、SD=6.4％)、穩(wěn)定性(4℃無(wú)菌容器中放置15d后電流響應(yīng)為初始值的90.05％)，具有一定潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　 3、基于電沉積石墨烯-納米金/離子液體阪崎腸桿菌酶免疫傳感器研究
　　 首次研發(fā)了基于電沉積石墨烯-納米金/離子液體酶免疫傳感器用于快速檢測(cè)E.sakazakii，改善了免疫傳感器的穩(wěn)定性。首先，通過(guò)電化學(xué)方法在絲網(wǎng)印刷碳電極表面共沉積獲得石墨烯-納米金（ERGO-AuNPs）復(fù)合膜，然后，將包埋于離子液體

7、里的酶標(biāo)抗體自主裝于電極表面來(lái)提高免疫電極的靈敏度、穩(wěn)定性和特異性。采用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)表征不同修飾電極的表面形態(tài)，用循環(huán)伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)考察修飾電極的電化學(xué)特性，利用還原峰電流變化值來(lái)檢測(cè)阪崎腸桿菌。在優(yōu)化檢測(cè)條件后，該免疫傳感器具有明顯的檢測(cè)信號(hào)雙重放大效果和良好的選擇性、重現(xiàn)性(RSD＜7％)、準(zhǔn)確性（與國(guó)標(biāo)檢測(cè)結(jié)果100％符合）與儲(chǔ)存穩(wěn)定性(4℃無(wú)菌密閉濕潤(rùn)容器內(nèi)，放置28d后

8、，免疫電極的響應(yīng)信號(hào)降低少于3.9％)。該方法檢測(cè)E.sakazakii線(xiàn)性范圍為103～109cfu/mL，檢出限為1.19×102 cfu/mL(S/N=3)。該免疫電極制作簡(jiǎn)便、綠色、經(jīng)濟(jì)，可成為快速檢測(cè)其他致病菌免疫傳感器的研究模型，潛在應(yīng)用價(jià)值大。
　　 4、基于電沉積石墨烯-納米金/硫堇阪崎腸桿菌酶免疫傳感器研究
　　 為構(gòu)建一種新型電化學(xué)免疫傳感器并用于快速檢測(cè)阪崎腸桿菌，本章嘗試用循環(huán)伏安法在絲網(wǎng)印刷碳電

9、極表面共沉積得石墨烯-納米金(ERGO-AuNPs)復(fù)合膜，并自組裝固定硫堇(Thi)和辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)阪崎腸桿菌抗體(HRP-anti-E.sakazakii)，制成快速檢測(cè)阪崎腸桿菌酶免疫傳感器。用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)表征不同修飾電極的表面形態(tài)，用循環(huán)伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)考察修飾電極的電化學(xué)特性，利用還原峰電流變化值來(lái)檢測(cè)阪崎腸桿菌。在優(yōu)化的測(cè)定條件下，該免疫傳感器檢測(cè)阪崎腸桿菌的線(xiàn)性范圍