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电化学免疫传感器是将免疫反应的特异性与电化学方法的高灵敏度相结合的分析器件,具有操作简单、响应速度快、灵敏度高、价格低廉等优点,在食品工业、临床诊断和环境监测等领域已展现出十分广泛的应用前景。然而,在免疫传感器的研究与应用中仍存在着诸多亟待解决的问题,如生物活性材料(抗体或抗原)的有效固定,更好的保持其生物活性,降低甚至消除抗体在传感器上的非特异性吸附,提高传感器的再生性能等等。其中将抗体稳定的、高活性的固定在基体电极表面,构成生物敏感膜是制备电化学免疫传感器的关键技术之一。本文以石墨和金电极为基础电极,分别运用电聚合、电沉积、自组装和纳米技术研究抗体的固定化方法,制备了三种免疫传感器,并对抗体的固定化过程进行了电化学表征。这些传感器制备简单、操作方便、检测下限低、线性范围宽、可对游离抗原进行快速检测。本论文工作主要包括以下几个方面:
1.基于聚邻苯二胺和纳米金的电位型免疫传感器
分别利用电聚合技术、电沉积技术将邻苯二胺、纳米金依次固定在石墨电极上,进而通过纳米金对蛋白质的强烈吸附作用,将抗体固定在石墨电极表面,制备出抗体/金纳米粒子/聚邻苯二胺/石墨免疫传感器(Ab/GNPs/PoPD/CE)。该传感器对抗原(小鼠IgG)的检测下限为1.0×10-3ng/mL,线性范围为4.0×10-3~1.0×103 ng/mL,响应时间短(10 min以内),同时具有较好的重现性、稳定性和选择性。
2.基于4-BDT与NPQD混合SAM的电位型免疫传感器
首先在金电极表面制备4-ATP自组装单分子膜(4-ATPSAM),得到4-ATPSAM/Au电极,在0.1 mol/L PBS(pH7.40)溶液中对4-ATP SAM/Au电极进行循环伏安扫描,使金表面上4-ATP SAM中的4-ATP单体发生聚合,生成4-巯基-N-苯基苯醌二亚胺(NPQD),在金电极表面上空出4-巯基苯硫酚(4-BDT)的结合位点,进而可将4-BDT组装在NPQD膜的空隙中,制备4-BDT、NPQD混合SAM,使4-BDT分子直立在金表面,得到的毓基(-SH)化表面与金纳米粒子(GNPs)作用,构筑一种具有生物兼容活性的纳米金界面,进而通过纳米金对蛋白质的较强吸附作用将抗体(羊抗小鼠IgG)固定于修饰电极表面,从而制备了抗体/金纳米粒子/对巯基苯硫酚+4-巯基-N-苯基苯醌二亚胺混合SAM/金电极免疫传感器(Ab/GNPs/4-BDT+NPQD MSAM/Au)。该传感器具有灵敏度高、响应速度快,其检测下限为2.0×10-4 ng/mL,线性范围为2.0×10-3~1.0×103ng/mL,而且能够再生,重复使用寿命长达10天左右。
3.基于蛋白A定向固定抗体的电位型免疫传感器
利用蛋白A(Pro-A)对抗体具有定向固定的作用,并结合自组装技术在金电极表面自组装4-ATP形成自组装单层膜(4-ATP SAM),利用4-ATP的氨基官能团与蛋白A之间静电吸附作用在4-ATP单层膜上组装蛋白A,通过蛋白A对抗体的亲和力将羊抗小鼠IgG抗体定向的固定在修饰后的金电极表面,从而制备了抗体/蛋白A/对氨皋苯硫酚/金电极免疫传感器(Ab/Pro-A/4-ATP/Au)。该传感器制备简单、使用方便,其检测下限为1.0×10-3ng/mL,线性范围为4.0×10-3~4.0×103ng/mL,而且具有较好的稳定性和选择性,寿命长达20天左右。