基于信号转换策略的即时检测方法的构筑与应用

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即时检验(point-of-care testing,POCT)是在患者所在位置或事件发生地进行的快速诊断测试。与传统的实验室分析相比,POCT价格低廉,检测迅速,用户友好且无需特殊设备。近年来,POCT受到了广大科研工作者的广泛关注,基于各种信号读出的POCT方法层出不穷。但就基于信号转换策略的POCT研究仍然较少,尤其是具有简单、灵敏信号读出的即时检测平台。基于此,本文设计了几种基于信号转换策略的POCT传感平台,并将其成功应用于与生命相关重要物质和环境污染物质的分析传感中。本文共分为五部分,主要包括以下内容:1.介绍了POCT的概念、意义和未来发展趋势,并就基于各种信号读出方式的POCT在分析传感领域的应用进行了详细的综述。2.提出了一种基于3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)-Ag+比色系统的颜色信号转换成温度信号的策略,发展了基于温度信号读出的碱性磷酸酶(ALP)活性的POCT检测方法。我们将市售TMB和硝酸银简单混合构建了TMB-Ag+比色反应体系,该体系中的TMB可被Ag+氧化产生蓝色的氧化态TMB(TMBox)。在目标物ALP存在的情况下,L-抗坏血酸2-磷酸(AAP)可以被水解为抗坏血酸(AA),进而将蓝色的TMBox还原为无色TMB。基于此,可实现比色可视化检测ALP。此外,由于TMBox具有强烈的近红外(NIR)激光驱动的光热效应,我们通过简单的颜色到温度的信号转换策略,最终构建了基于普通温度计的ALP活性的定量检测平台,检测限达0.8 U/L。3.利用上述TMB-Ag+比色反应系统开发了基于信号转换策略的光热和纸基AA分析传感平台。我们借助TMBox强烈的光热效应实现了颜色到温度信号的转换,且使用温度计作为信号读出器实现了AA的定量检测。此外,我们将TMBox作为信号标签固定在试纸条上,待测液中的AA通过毛细管作用吸附后,与基底TMBox进行专一化反应后使其褪色,其上升的高度在一定范围内与AA的浓度成正比,基于此,我们成功发展了尺子作为信号读出器的高度信号读出的AA纸基传感器。光热和纸基传感平台的检测限分别为0.87?M和13.3?M。4.发展了一种简单、灵敏的基于信号转换和整合策略的增强型砷离子温度传感器。氢氧化氧化钴(CoOOH)纳米片可在密封的反应容器中将过氧化氢有效地分解为氧气,并伴随明显的压力和温度升高变化。增加的压力可进一步迫使一定量的H2O从排水装置溢出到另一个预装硝酸铵(NH4NO3)的容器中,由于其良好的溶解吸热效应,可导致反应瓶内的温度明显下降。当目标物砷离子存在时,CoOOH纳米片对H2O2分解的催化活性被显著抑制,从而导致压力,溢水量和温度等信号读出的抑制。通过叠加升高的温度和下降的温度信号变化可有效地构建具有增强型温度信号读出的砷离子传感分析平台。最终,计算得到的增强型温度传感平台的LOD为51 nM,低于其他单独信号响应方法的LOD值。5.总结了本文发展的基于信号转换策略的POCT传感平台的优点,并就今后进一步可拓展研究的方向进行了展望。
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