碳纳米材料电化学免疫传感器的构建及其在肿瘤标志物检测中的应用研究

发布时间：2018-11-12 19:29

【摘要】：恶性肿瘤是严重威胁人类健康和生命的重大疾病之一。恶性肿瘤的发病与特定生物标志物在体内的含量有密切的关系。因此,痕量肿瘤标志物定量检测对于疾病诊断己突显重要的地位。与其他免疫分析方法相比,性能优异的电化学免疫传感器备受关注。针对电化学免疫传感器研究的关键问题传感器的灵敏度,在本论文中,我们将具有优异性质的纳米材料及纳米复合材料应用于传感器敏感界面构建和电化学活性纳米探针的设计去增强检测信号,从而提高传感器的灵敏度方面开展如下工作:.1.基于金粒子修饰的碳纳米管为传感界面电化学免疫传感器的构建。在本工作中,采用恒电位电沉积法,将金纳米粒子沉积在多壁碳纳米管修饰的电极表面,并利用其进一步用来固定一抗,Fe(CN)63-/4-作为信号分子,成功的构建一种简单的电化学免疫传感器。扫描电镜图证实金纳米粒子均匀的沉积到碳纳米管表面。循环伏安测试结果表明多壁碳纳米管和金纳米粒子良好的导电性加速了电子的转移,明显增强了传感器的电流响应。实验结果表明,该传感器能实现癌胚抗原的检测且其具有良好的稳定性和重现性。2.基于金纳米粒子-(普鲁士蓝/石墨烯-碳纳米管)n多层膜为固定界面的电化学免疫传感器的制备及其对癌胚抗原的检测。在本工作中,利用电沉积和自组装技术交替的策略,在玻碳电极上制备有序的多层膜(普鲁士蓝/石墨烯-碳管)5,我们发展了一种灵敏直接型的电化学免疫传感器并应用于癌胚抗原的检测。金纳米粒子被吸附到多层膜的表面固定癌胚抗体,多层膜的结构能有效的防止普鲁士蓝从电极表面上的泄露,也提高了传感器的稳定性。多层膜中的普鲁士蓝同时也是信号分子,从而避免在检测液中添加其它的电活性分子。电化学技术及扫描显微镜用于表征传感器的装过程。在最优的实验条件下,该传感器实现了对癌胚抗原的灵敏检测,检测范围:0.2-1.0,1.0-40.0 ng m L-1,检测限:60 pg m L-1。3.基于辣根过氧化酶功能化纳米复合物为标记物,双信号放大的电化学免疫传感器的制备及其对癌胚抗原的检测。在本工作中,我们制备一种辣根过氧化酶(HRP)功能化纳米复合物来为新型的标记物,金纳米/硫堇功能化碳管作为传感界面,构建了一种高灵敏的电化学免疫传感器。以碳管为模板,以焦硫酸铵为氧化剂合成具有均匀核壳结构的聚苯胺包覆碳管(PAN@CNTs),通过静电吸附作用,Au NPs吸附在PAN@CNTs表面。采用一锅法,将二抗和大量辣根过氧化物酶组装到Au NPs-PAN@CNTs,从而制备出新型的标记物,高浓度HRP和Au NPs-PAN@CNTs复合材料实现双信号的放大。最佳实验条件下,检测限低至8 pg m L-1。4.基于功能化的石墨烯纳米复合物作为非酶标记的电化学免疫传感器的制备及其对癌胚抗原和甲胎蛋白的联合检测。在本工作中,我们设计了一种新型无酶标记的电化学免疫传感器,实现了对两种对癌胚抗原和甲胎蛋白灵敏检测。具有较大比表面积的金纳米花作为传感界面来捕捉大量的一抗,也为免疫反应提供有利的微环境。基于还原氧化石墨烯可以与氧化还原探针(硫堇或普鲁士蓝)通过π-π堆积和聚二甲基二烯丙基氯化铵的连接作用,制备出Au NPs-PB@r GO和Au NPs-Thi@r GO两种复合物,并用其作为不同的标记物。实验结果表明,该三明治的免疫分析方法显示良好的线性响应,检测范围0.6-80.0 ng m L-1,对癌胚抗原和甲胎蛋白检测限分别为0.12 ng m L-1和0.08 ng m L-1。5.金纳米粒子修饰的多壁碳纳米管为信号增强的电化学免疫传感器的制备及对癌胚抗原和甲胎蛋白的联合检测。在本工作中,采用简单超声诱导组装的方法,制备出金纳米粒子修饰的多壁碳纳米管(Au NPs@MWCNTs)复合物,并将其作为电化学信号增强试剂,构建了一种新型的电流型的免疫传感器,成功实现了对癌胚抗原和甲胎蛋白的联合检测。基于该复合物具有较大的表面积和良好导电性等优异性能,其不仅用来固定信号抗体同时也用来固载大量的信号分子(Cd2+和Pb2+)。实验结果表明,金属离子功能化的免疫复合物作为标记物能有效的放大检测信号,免疫传感器在具有良好的线性响应,检测范围:0.01-60.0 ng m L-1,癌胚抗原和甲胎蛋白检测限低至3.0 pg m L-1和4.5 pg m L-1。此外,本工作发展的多种免疫分析方法显示了较好的灵敏度和选择性。
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【学位授予单位】：安徽师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O657.1

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