基于纳米生物共轭技术构建的分析传感策略

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纳米材料生物共轭化学(NM-bioconjucate chemistry)指通过物理或化学的耦合,将相关的生物分子和纳米材料在其界面上连接而形成一种多功能纳米复合材料的化学过程,它可以使这种材料既具有纳米材料良好的物理化学特性,又可以保持生物分子对特定目标物的识别能力。纳米材料-生物共轭技术有潜力革新很多科学上生物基本原理和实际应用,而且早已经在生物医学诊断和治疗方面有很大的影响。本文基于这种纳米生物共轭技术,做了如下研究工作:  (1)建立了基于纳米金-巯基乙胺共轭的光学传感策略用于检测汞离子及三聚氰胺,这种方法仅仅通过改变检测时的pH条件,就可以实现两种目标物的检测。巯基乙胺也叫半胱胺,是商业上可以获得的一种简单的温和的氨基硫醇,它的一端是巯基(-SH),另一端是氨基(-NH2),我们将巯基一端修饰在纳米金颗粒表面上,氨基端在暴露在溶液中。在酸性条件下氨基由于质子化作用可以和三聚氰胺发生静电吸附,导致纳米金聚集;在碱性条件下,氨基可以和汞离子形成N-Hg2+-N结构,从而拉近纳米金之间的距离,宏观上表现为溶液颜色发生红色变为蓝色的改变,可以依据颜色的变化程度实现目标物的比色检测。我们还通过zeta电位对巯基乙胺识别目标物的机理进行了验证。在信噪比为3时计算汞离子和三聚氰胺的检出限分别为30nmol·L-1和40nmol·L-1。这种简单快捷的比色传感策略,只需要调节溶液pH就可以进行两种目标物的检测,可以实现对目标物的高通量检测。  (2)甘油三酯(Triglyceride)也称为中性脂肪,是体内能量的主要来源,在血液中它的浓度与一些较危险的疾病有着密切的关系,因此对于甘油三酯的检测对于疾病的预防和诊断治疗具有重要意义。聚多巴胺是一种新型仿生纳米材料,具有极强的粘附性,能自聚合形成薄膜并且稳定地附着在各种有机无机材料上,包括贵金属、聚合物、半导体和陶瓷等。选用聚多巴胺作为固定化酶的载体,有很多优点:聚合条件温和简单、具有良好的生物相容性、可以提高酶的活性。纳米金较大的比表面积有利于酶的固定化,还能促进电子传递。为寻找最佳的电极表面修饰方法及酶固定化方法,我们设计并实验了两种不同的电极表面修饰方法。我们制备了聚多巴胺@纳米金-脂肪酶共轭的ITO修饰电极,建立了一种检测甘油三酯的电化学传感策略。利用制备好脂肪酶与ITO修饰的电极构建的生物传感器对甘油三酯进行检测,检测限低至20.55mg·dL-1,且抗干扰能力较好。表明聚多巴胺膜可以作为固定化酶的载体,并且适用于其它生物传感器的构建。
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