基于功能纳米材料的电化学传感器在生物检测中的应用

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进入21世纪以来,伴随着社会的发展,人们对环境、安全以及健康的要求越来越高,电化学生物传感器也因此成为该行业的研究热点。研究表明,将纳米技术应用于生物传感器可将其性能提高到一个新的水平。本文在纳米技术研究现状的基础上,合成了一系列新型的纳米复合物,并对纳米材料的结构及其性质进行表征;然后在传感界面上固载有机磷水解酶、葡萄糖氧化酶及抗体等生物分子,用来检测甲基对硫磷、葡萄糖以及蛋白。简述如下:(1)基于Fe3O4/Au纳米复合材料的甲基对硫磷水解酶(MPH)传感器用于对甲基对硫磷(MP)的专一性检测本章构建了一个基于Fe3O4/Au-NPs核壳复合材料的MPH生物传感器来检测MP。该传感器展现了快速且灵敏的电化学响应。由于Fe3O4的磁性使得该复合物能被迅速分离,简化了操作步骤。不同于抑制型酶生物传感器的是,该MPH传感器可用于连续检测,并且MPH对于含P-S键得到农药具有高选择性,能有效的阻止其他物质的干扰。Au-NPs优良的电子传导性及生物相容性,能加速电子传导并很好的保持MPH的活性。值得一提的是,该纳米复合材料还可用于其他酶和蛋白的固定,来制备其他生物传感器。(2)基于石墨烯/金/葡萄糖氧化酶(GN/Au-NPs/GOx)的层层自组装的电化学生物传感器在葡萄糖检测中的应用我们发展了一种基于GN/Au-NPs/GOx的生物传感器来检测葡萄糖。利用具有类过氧化物酶性质的GN/Au纳米复合物与GOx通过共价键进行层层自组装(LBL)来修饰FTO电极,实现对葡萄糖的检测。由于GN/Au-NPs复合材料具有优良的电催化性能,能有效的实现对H2O2的催化,不仅降低了H2O2在电极上的还原电位,而且大大提高传感器的稳定性。该传感器的抗干扰能力很强,因而能广泛应用于葡萄糖实际样品的检测。(3)基于磁性纳米Fe3O4和脂质体修饰的电化学免疫传感器用于磷化蛋白phospho-p53(S15)的灵敏性检测本章创新性的将磷化蛋白的信号转化为葡萄糖的信号,应用实验二中的GOx传感器来检测。首先以羧基化磁性纳米(Fe3O4-COOH)固定磷化蛋白捕获抗体(p5315Abl)来吸附p5315抗原,并利用包埋葡萄糖的脂质体为载体,在其表面负载一定量的检测抗体(Ab2),待免疫反应完成以后,用Triton X-100将脂质体破膜,并进行磁分离,释放出的葡萄糖用实验二所构建的GOx传感器来进行定量检测。在磁场的作用下,磁性免疫复合物能方便的从混合试样中分离。脂质体中包埋数以万计的葡萄糖分子,可以显著放大检测信号。该方法具有结果准确、灵敏度高等优点,能广泛用于多种蛋白的检测,这也更加突出实验二中GOx传感器的优越性。
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