基于电沉积石墨烯阪崎肠杆菌酶免疫传感器研究

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阪崎肠杆菌(Enterobacter sakazakii, E.sakazakii),是在人和动物肠道内寄生的一种革兰氏阴性无芽孢棒状杆菌,对成人致病性不强,但对婴幼儿的危害非常严重,主要通过污染婴幼儿配方奶粉感染,感染后婴幼儿的死亡率高达50%以上免疫传感器通过特异性反应的抗原-抗体识别进行免疫测定,并具有快速、灵敏度高、特异性强、价格低廉等优点,从而作为一个主要的分析技术在临床、食品、环境为基础的生物分析中备受关注。应用新型材料如石墨烯(Graphene)、纳米金(gold nanoparticles, AuNPs)、离子液体(Ionic Liquid, IL)等制备新型传感器,以改善其性能是当前研究的热点。为研究改善新型免疫传感器并快速检测阪崎肠杆菌,本论文主要围绕以下几个方面开展研究工作:1石墨烯的制备及其电化学应用初探通过构建分散于不同溶剂的石墨烯修饰四通道丝网印刷碳电极(Four channel screen-printed carbon electrode,4-SPCE)电化学传感器,并应用循环伏安法(Cyclic Voltammetry, CV)评价其电性能,选择出具有较好电化学性能的石墨烯传感器。通过制备氧化石墨、氧化石墨烯、石墨烯并将其应用于电化学测试,成功筛选出电沉积石墨烯(Electrochemically Reduced Graphene Oxide, ERGO)有较好的电化学性能。ERGO修饰电极不需要其它溶剂或分散剂,即应用循环伏安还原法将氧化石墨烯沉积于电极表面,不仅制备过程简单,且ERGO膜的一致性和有序性较好、电化学性效果能令人满意,为后续免疫传感器的研究打下了良好的基础。2基于电沉积石墨烯阪崎肠杆菌酶免疫传感器研究为研制一种新型免疫传感器并用于快速检测阪崎肠杆菌,采用自组装方法将辣根过氧化物酶标记的阪崎肠杆菌抗体(HRP-anti-E. sakazakii)固定于修饰有电沉积石墨烯(ERGO)的丝网印刷碳电极上,制得一次性酶免疫传感器。采用原子力显微镜(AFM)观察不同修饰电极表面的光学形态,循环伏安法(CV)和交流阻抗谱法(EIS)考察不同修饰电极的电化学特性,根据CV还原峰电流值的变化对E. sakazakii进行快速检测。在优化的检测条件下,该方法检测E.sakazakii的线性范围为102~109cfu/mL,检测限为9.1×101cfu/mL(S/N=3)。该酶免疫传感器灵敏度高,并具有良好的特异性、重现性(RSD=6.4%)、稳定性(4℃无菌容器中放置15d后电流响应为初始值的90.05%),具有一定潜在应用价值。3基于电沉积石墨烯-纳米金/离子液体阪崎肠杆菌酶免疫传感器研究首次研发了基于电沉积石墨烯-纳米金/离子液体酶免疫传感器用于快速检测E. sakazakii,改善了免疫传感器的稳定性。首先,通过电化学方法在丝网印刷碳电极表面共沉积获得石墨烯-纳米金(ERGO-AuNPs)复合膜,然后,将包埋于离子液体里的的酶标抗体自主装于电极表而来提高免疫电极的灵敏度、稳定性和特异性。采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征不同修饰电极的表面形态,用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)考察修饰电极的电化学特性,利用还原峰电流变化值来检测阪崎肠杆菌。在优化检测条件后,该免疫传感器具有明显的检测信号双重放大效果和良好的选择性、重现性(RSD<7%)、准确性(与国标检测结果100%符合)与储存稳定性(4℃无菌密闭湿润容器内,放置28d后,免疫电极的响应信号降低少于3.9%)。该方法检测E. sakazakii线性范围为103~109cfu/mL,检出限为1.19×102cfu/mL (S/N=3)。该免疫电极制作简便、绿色、经济,可成为快速检测其他致病菌免疫传感器的研究模型,潜在应用价值大。4基于电沉积石墨烯-纳米金/硫堇阪崎肠杆菌酶免疫传感器研究为构建一种新型电化学免疫传感器并用于快速检测阪崎肠杆菌,本章尝试用循环伏安法在丝网印刷碳电极表面共沉积得石墨烯-纳米金(ERGO-AuNPs)复合膜,并自组装固定硫堇(Thi)和辣根过氧化物酶标阪崎肠杆菌抗体(HRP-anti-E.sakazakii),制成快速检测阪崎肠杆菌酶免疫传感器。用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征不同修饰电极的表面形态,用循环伏安法(CV)(?)口交流阻抗法(EIS)考察修饰电极的电化学特性,利用还原峰电流变化值来检测阪崎肠杆菌。在优化的测定条件下,该免疫传感器检测阪崎肠杆菌的线性范围为103~109cfu/mL,检出限为9.6×101cfu/mL (S/N=3),且具有较好的特异性、稳定性、重现性和准确性。该方法快速、简便、经济,创新性明显并具有潜在应用价值。
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