基于半導(dǎo)體材料的光電化學(xué)適配體生物傳感器.pdf

1、光電化學(xué)分析方法是繼光學(xué)、光化學(xué)、電化學(xué)方法之后發(fā)展起來(lái)的利用光電化學(xué)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、能源利用、分析檢測(cè)等目的的一種新型的分析方法。由于光電化學(xué)傳感器背景信號(hào)低，靈敏度高，而且又具備裝置簡(jiǎn)單，易于微型化，可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的合理有效利用等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為一種極具潛力的分析方法。在構(gòu)建生物化學(xué)傳感器時(shí)，尋找提高光電吸收范圍和效率，提高光電轉(zhuǎn)換能力的傳感模式，成為現(xiàn)在的光電化學(xué)分析方法的發(fā)展趨勢(shì)。由于DNA序列的生物相容性，光電化學(xué)DNA生物

2、傳感器得到了廣泛的應(yīng)用，故本論文基于此設(shè)計(jì)以下兩種光電化學(xué)DNA型生物傳感器。
　　1.基于CdTe@CdS核殼量子點(diǎn)敏化作用與核酸外切酶I輔助循環(huán)作用構(gòu)建的光電化學(xué)適配體傳感器
　　基于CdTe@CdS核殼量子點(diǎn)的敏化作用與核酸外切酶I（Exo I）的輔助循環(huán)作用來(lái)放大信號(hào)，構(gòu)建了一種新型的光電化學(xué)適配體傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)癌胚抗原（CEA）的高靈敏檢測(cè)。在本體系中首先利用蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝（EISA）的方法合成了氮摻雜介孔TiO

3、2（mTiO2:N），在氮摻雜介孔TiO2的表面沉積上金納米顆粒（AuNPs），形成mTiO2:N/Au復(fù)合結(jié)構(gòu)，以此作為光電化學(xué)基底來(lái)固定CEA適配體DNA（pDNA)的互補(bǔ)DNA（cDNA）。同時(shí)，CdTe@CdS核殼量子點(diǎn)作為敏化劑連接在pDNA的前端。當(dāng)pDNA與cDNA互補(bǔ)配對(duì)后，CdTe@CdS核殼量子點(diǎn)就會(huì)靠近mTiO2:N/Au電極表面，隨即產(chǎn)生敏化效應(yīng)，增加光電流強(qiáng)度。在該適配體傳感器經(jīng)過(guò) CEA和 Exo-I孵育后，

4、CdTe@CdS核殼量子點(diǎn)標(biāo)記的pDNA（QD-pDNA）會(huì)與CEA特異性結(jié)合，從而離開(kāi)電極表面，導(dǎo)致敏化效應(yīng)減弱。同時(shí)，Exo-I可以剪切pDNA片段，從而釋放CEA，使得CEA可以繼續(xù)與電極表面未被結(jié)合的 pDNA結(jié)合，進(jìn)而光電流強(qiáng)度更進(jìn)一步地降低了。這種利用核酸外切酶的信號(hào)放大策略在光電化學(xué)生物傳感領(lǐng)域還未見(jiàn)報(bào)道，所設(shè)計(jì)的光電化學(xué)適配體傳感器顯示出了較低的檢測(cè)限（0.12 pg/mL）和較寬的檢測(cè)范圍（0.5 pg/mL-10 n

5、g/mL），同時(shí)也有著良好的特異性、重現(xiàn)性、穩(wěn)定性等。該信號(hào)放大策略也為低含量生物分子的靈敏檢測(cè)提供了一個(gè)可觀(guān)的光電化學(xué)生物傳感平臺(tái)。
　　2.基于 CdSe量子點(diǎn)敏化作用構(gòu)建的光電化學(xué)適配體傳感器對(duì) miRNA-21的靈敏檢測(cè)
　　基于DNA構(gòu)型變化引起的CdSe量子點(diǎn)的敏化作用作為信號(hào)放大策略來(lái)構(gòu)建的光電化學(xué)適配體傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)miRNA-21的靈敏檢測(cè)。首先通過(guò)電化學(xué)還原的方法在TiO2納米陣列管修飾上還原氧化石墨烯

6、（RGO），再通過(guò)電化學(xué)方法沉積上金納米顆粒（AuNPs），制備成TiO2NTs/RGO/AuNPs電極作為電化學(xué)適配體傳感器的基底電極。修飾有CdSe量子點(diǎn)的發(fā)卡DNA通過(guò)Au-S鍵作用力固定到電極表面，而沒(méi)有與DNA上巰基結(jié)合的位點(diǎn)則用巰基乙胺進(jìn)行封閉。這時(shí)由于發(fā)卡DNA（HP-DNA）的發(fā)卡型結(jié)構(gòu)，末端的CdSe量子點(diǎn)離基底電極距離近，會(huì)引發(fā)敏化效應(yīng)，引起光電流強(qiáng)度增加。而當(dāng)一定濃度的目標(biāo)檢測(cè)物miRNA-21存在時(shí)，miRNA-