基于协同作用信号放大的CRP电化学免疫传感器研制

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C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)是人体内急性期蛋白中最敏感的反应标志物,用于多种疾病的早期辅助诊断。目前,CRP检测方法有比浊法、免疫层析法、化学发光法、荧光法、电化学法等,而电化学传感器具有快速,灵敏、简便,易于便携化等优点。本论文基于协同作用信号放大构建电化学免疫传感器检测CRP,即分别以吲哚(indole)和Fe(CN)63-/4-作为电化学探针,通过球状纳米金(Au NPs)和核壳结构的纳米复合材料吡咯-金(Py-Au)作为信号放大元件,以丝网印刷碳电极(screen-printed carbon electrode,SPCE)和玻碳电极(glassy carbon electrode,GCE)为基底,依次固定抗CRP(Anti-CRP),并采用牛血清白蛋白(BSA)封闭电极,构成两种电化学免疫传感器BSA/Anti-CRP/indole/Au NPs/SPCE和BSA/Anti-CRP/Py-Au/GCE,实现CRP的电化学方法检测。主要研究内容如下:(1)构建BSA/Anti-CRP/indole/Au NPs/SPCE电化学免疫传感器检测CRP,其中以Au NPs作为放大信号元件,以indole作为修饰探针,其氧化电位在0.6 V附近,其电流值增加约7倍。采用SEM、EDS以及电化学方法对传感器构建的不同阶段进行表征分析,对影响电化学生物传感器性能的相关参数进行优化。在实验的最优条件下,检测不同的CRP浓度与传感器响应电流差值之间的线性关系,其线性方程为:I=4.6741-0.4033lg c(I为电流值μA,c为CRP的浓度mg×m L-1),线性范围为0.0001~100mg×m L-1,相关系数为0.9920,检测限为0.03ng×m L-1,灵敏度为5.7055μA?mg-1?m L?cm-2。对该传感器的选择性、稳定性、重现性进行了研究,证明该传感器具有良好的选择性、稳定性和重现性。通过标准加入法测定了人血清样本中CRP的回收率,该传感器的回收率范围在98.2~102.2%之间,其RSD的范围为2.44~5.98%,说明该免疫传感器的性能良好,因此该传感器可以用于实际样品的检测。(2)构建一种检测CRP的BSA/Anti-CRP/Py-Au/GCE电化学免疫传感器,以Py-Au作为放大信号元件,以Fe(CN)63-/4-为探针(其中0.1 mol×L-1 KCl为电解质),其氧化电位在0.3 V左右,电流值增大约4倍。采用SEM、EDS、TEM以及电化学方法对传感器构建的不同阶段和核壳结构的纳米复合材料进行了表征分析,通过DPV法研究了该传感器的可行性,证明该传感器可以用于CRP的检测,并且对影响电化学生物传感器性能的相关参数进行优化。在实验的最优条件下,检测不同的CRP浓度与传感器响应电流差值之间的线性关系,其线性方程为:I=49.4684-4.5802lg c(I为电流值μA,c为CRP的浓度mg×m L-1),线性范围为0.0005~60mg×m L-1,相关系数为0.9959,检测限为0.17 ng×m L-1,灵敏度为0.0105μA?mg-1?m L?cm-2。对该传感器的选择性、稳定性、重现性进行了研究,通过探究该多个免疫传感器检测CRP的电流响应效果,说明该传感器具有良好的选择性、稳定性和重现性。通过标准加入法测定了人血清样本中CRP的回收率,结果显示RSD的范围为1.73~6.51%,其回收率在99.1~102.6%之间,因此该传感器可以应用到实际样品的检测中。(3)BSA/Anti-CRP/indole/Au NPs/SPCE电化学免疫传感器的探针为indole,电位为0.6 V左右,BSA/Anti-CRP/Py-Au/GCE电化学免疫传感器的探针为Fe3+/Fe2+,其电位为0.3 V左右,而第一种具有较宽的线性范围和低的检测限,但是BSA/Anti-CRP/Py-Au/GCE中所用的步骤比BSA/Anti-CRP/indole/Au NPs/SPCE少,其中的线性范围和检测限十分接近。两种传感器都可以用于实际样品中的检测。
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