基于電活性生物相容材料的生物傳感界面構(gòu)建及其應(yīng)用研究.pdf

1、生物傳感器是一個極為活躍的研究領(lǐng)域,其中電化學(xué)傳感器因具有靈敏度高、選擇性好、成本低、操作簡單、分析速度快、易于微型化等優(yōu)點,在環(huán)境監(jiān)測、臨床診斷、食品和醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。在電化學(xué)生物傳感器的研制中,如何發(fā)展簡單靈敏的固定方法將生物組分(如酶、抗原、抗體等)高效穩(wěn)定地固定到電極表面,是制備性能優(yōu)良的電化學(xué)生物傳感器的關(guān)鍵。本研究工作致力于發(fā)展新型生物材料固定方法,以達(dá)到有效保持生物組分的活性、延長傳感器使用壽命等目的,具

2、體開展了如下研究工作:
　　 1.采用共價法合成殼聚糖-二茂鐵(CS-Fc)氧化還原高聚物,進(jìn)而通過簡單可控的電沉積法將其與多壁碳納米管(MWNTs)和葡萄糖氧化酶(GOD)一步共沉積于電極表面制備CS-Fc/MWNTs/GOD生物傳感器,用于對葡萄糖的檢測。構(gòu)建的CS-Fc/MWNTs/GOD生物傳感界面酶的固定提供了良好的微環(huán)境,且實現(xiàn)了電子介體在電極表面的穩(wěn)定固載,有效提高了電極的穩(wěn)定性。膜內(nèi)MWNTs可作為電子傳遞“導(dǎo)線

3、”,能極大地促進(jìn)電極的電子傳遞速率,提高生物傳感器的電催化活性和靈敏度,實現(xiàn)了對葡萄糖的高靈敏無試劑檢測。
　　 2.采用金納米粒子(Au NPs)和殼聚糖-二茂鐵/多壁碳納米管(CS-Fc/MWNTs)作為固定基質(zhì),制備穩(wěn)定的CS-Fc/MWNTs/AuNPs傳感界面,進(jìn)而利用Au NPs對乙肝表面抗體(HBsAb)的強(qiáng)烈吸附,實現(xiàn)抗體在電極表面的固定化,從而制得無標(biāo)記電流型乙肝免疫傳感器。實驗中采用紅外光譜、掃描電鏡、電化學(xué)

4、實驗等手段對傳感界面的構(gòu)建過程進(jìn)行了表征。在最優(yōu)實驗條件下,采用示差脈沖伏安法(DPV)對HBsAg進(jìn)行測定,線性檢測范圍為1-420ng mL-1,檢出限為0.28 ng mL-1(S/N=3)。實驗結(jié)果表明,本方法制備的免疫傳感器具有檢出限低、靈敏度高、響應(yīng)時間短等特點,應(yīng)用前景良好。
　　 3.本實驗采用典型的層層組裝技術(shù)(LBL)設(shè)計了一種簡單、可控、穩(wěn)定且含物質(zhì)豐富的電化學(xué)免疫傳感器制備方法。首先,在電極表面交替吸附帶

5、正電的CS-Fc/MWNTs和帶負(fù)電的Au NPs構(gòu)建{CS-Fc/MWNTs/Au NPs}n多層膜免疫仿生傳感界面,進(jìn)而利用Au NPs把抗體牢牢地固定于電極表面。這種三維多層膜結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的生物相容性、無毒性、傳導(dǎo)性和氧化還原電活性,不僅大大增加了Au NPs在電極表面的負(fù)載量,使得進(jìn)一步組裝抗體的密度得到增加,并有效防止了抗體的泄露并保持其良好生物活性,從而制得高效的免疫傳感界面。實驗結(jié)果表明,該免疫傳感器對HBsAg的檢測簡單

6、,靈敏；具有良好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和抗干擾能力,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
　　 4.本文首先在3-巰基丙烷磺酸鈉鹽(MPS)修飾的金片上組裝一層帶正電的CS-Fc,利用Au NPs與CS-Fc中的氨基之間的相互作用將Au NPs固定到金片表面,進(jìn)而利用實現(xiàn)抗體在金片表面的固定化,制得免疫傳感界面。結(jié)合電化學(xué)和表面等離子共振(SPR)檢測技術(shù),以甲胎蛋白(AFP)為例,利用磁性核殼Fe3O4@Au對SPR信號的放大增強(qiáng)作用,實現(xiàn)