基于功能纳米材料的光电信号放大及生物分析新方法研究
发布时间：2023-11-18 11:16
利用光、电等现代化技术,设计、构建生物传感检测体系是分析化学的主要构成部分之一。光、电生物传感体系具有低成本,高灵敏和操作方便等优点,主要通过检测特定生物分子,并将其转化为相对应的可读信号,最终实现对生物分子定量分析的目的。新型功能化纳米材料具有独特的光、电等特性,凭借着体积效应、量子尺寸和表面效应等优越的性能已经应用于各个领域。本工作主要探究了基于功能纳米材料的光电信号放大及生物分析新方法,最终实现了对脂多糖、癌胚抗原、凝血酶的高灵敏检测。主要开展了以下三个方面的工作:1.提出了一种新型的生物传感平台,通过多重扩增策略,用电化学发光(ECL)和荧光(FL)两种信号对脂多糖(LPS)进行检测。首先,通过磁珠(MB)上适体-靶标的特异性识别释放了三种DNA序列。该序列与多功能分子信标(MMB)杂交,并引发了许多双向聚合和剪切反应,经过多次循环扩增产生了大量的a1片段。然后a1引入三螺旋系统后,打开三螺旋结构。在ECL系统中,单链S2(富含G碱基)在氯化血红素作用下形成hemin/G-四链体复合物,可以有效地淬灭ECL,以ECL“off”信号检测LPS。在FL系统中,三螺旋结构被打开,导致...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
1.1 光致电化学传感
1.2 设计和制造光敏材料
1.2.1 PEC过程中的信号源
1.2.2 改善可见光激发
1.2.2.1 表面敏化
1.2.2.2 等离子体激元金属改性
1.2.2.3 元素掺杂
1.2.3 提高电荷分离/转移
1.2.3.1 半导体-半导体异质结
1.2.3.2 半导体-碳异质结
1.2.3.3 多元异质结
1.3 PEC传感装置和检测模式
1.3.1 拼合式检测
1.3.2 自备检测
1.3.3 可视化检测
1.3.4 多路检测
1.3.5 高通量检测
1.3.6 比率分析
1.4 电致化学发光传感
1.5 新型的发光体
1.5.1 无机发光体
1.5.2 有机发光体
1.5.3 纳米材料-发光体
1.6 新型的共反应剂
1.7 新型的电极
1.8 电致化学发光应用
1.8.1 金属离子传感
1.8.2 小分子传感
1.8.3 蛋白传感
1.8.4 基因传感
1.8.5 细胞、细菌和病毒传感
1.9 荧光传感
1.9.1 阳离子荧光传感器
1.9.2 阴离子荧光化学传感器
1.9.3 生物大分子的荧光化学传感器
1.10 课题的意义
第二章 基于三螺旋分子的传感平台实现对脂多糖的双信号检测
2.1 前言
2.2 实验试剂和实验装置
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验装置
2.3 实验步骤
2.3.1 制备CdTe-Ru@SiO2 纳米球
2.3.2 适配体改性磁珠的制备
2.3.3 目标循环放大反应
2.3.4 三螺旋DNA的形成
2.3.5 ECL检测脂多糖
2.3.6 荧光检测LPS
2.4 结果与讨论
2.4.1 CdTe-Ru@SiO2 纳米球的表征
2.4.2 CdTe-Ru@SiO2 纳米球的电化学发光机理
2.4.3 ECL和 FL检测LPS的原理
2.4.4 CdTe-Ru@SiO2纳米球ECL体系的猝灭机理
2.4.5 LPS检测生物传感平台的可行性分析
2.4.6 双扩增策略的聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)分析
2.4.7 电化学和ECL表征的ECL平台
2.4.8 实验条件优化
2.4.9 ECL生物传感平台对LPS的检测
2.4.10 LPS生物传感平台的稳定性和特异性
2.4.11 三螺旋DNA结构的荧光表征
2.4.12 荧光生物传感平台检测脂多糖
2.4.13 FL生物传感平台的特异性
2.5 本章小结
第三章 基于三维DNA纳米材料的光电生物传感器用于癌胚抗原的超敏检测
3.1 前言
3.2 实验试剂和实验装置
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验装置
3.3 实验步骤
3.3.1 ZnSe量子点的合成
3.3.2 金纳米粒子的合成
3.3.3 样品溶液的制备
3.3.4 环状DNA模板的制备
3.3.5 三维DNA纳米球的制备
3.3.6 用于CEA检测的光电生物传感器的制备
3.4 结果与讨论
3.4.1 合成ZnSe量子点的形貌和光谱表征
3.4.2 ZnSe QDs的光电流响应及机理
3.4.3 PEC传感器检测CEA的原理
3.4.4 三维DNA纳米球的表征
3.4.5 PEC生物传感器制备过程的表征
3.4.6 实验条件的优化
3.4.7 PEC生物传感器对CEA的分析性能
3.4.8 该生物传感器的选择性、稳定性和重复性
3.4.9 PEC生物传感器在人血清CEA检测中的应用
3.5 本章小结
第四章 基于敏化结构和超纳米线的光电传感平台用于凝血酶的超敏检测
4.1 前言
4.2 实验试剂和实验装置
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验装置
4.3 实验步骤
4.3.1 Bi-2O3-ZnO的合成
4.3.2 CdS QDs的合成过程
4.3.3 CdS QDs-纳米线结构的合成
4.3.4 Exo III辅助多重放大过程
4.3.5 PEC传感平台制备过程
4.4 结果与讨论
4.4.1 合成Bi2O3-ZnO和CdS QDs的表征
4.4.2 PEC反应机理
4.4.3 PEC生物传感平台的设计原理
4.4.4 循环放大过程,超纳米线和CdS QDs-超纳米线的表征
4.4.5 用PEC和 EIS表征该传感平台的构建过程
4.4.6 实验条件的优化
4.4.7 该PEC生物传感平台对凝血酶的检测
4.4.8 该生物传感平台的选择性
4.4.9 实际样品的分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3865178
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
1.1 光致电化学传感
1.2 设计和制造光敏材料
1.2.1 PEC过程中的信号源
1.2.2 改善可见光激发
1.2.2.1 表面敏化
1.2.2.2 等离子体激元金属改性
1.2.2.3 元素掺杂
1.2.3 提高电荷分离/转移
1.2.3.1 半导体-半导体异质结
1.2.3.2 半导体-碳异质结
1.2.3.3 多元异质结
1.3 PEC传感装置和检测模式
1.3.1 拼合式检测
1.3.2 自备检测
1.3.3 可视化检测
1.3.4 多路检测
1.3.5 高通量检测
1.3.6 比率分析
1.4 电致化学发光传感
1.5 新型的发光体
1.5.1 无机发光体
1.5.2 有机发光体
1.5.3 纳米材料-发光体
1.6 新型的共反应剂
1.7 新型的电极
1.8 电致化学发光应用
1.8.1 金属离子传感
1.8.2 小分子传感
1.8.3 蛋白传感
1.8.4 基因传感
1.8.5 细胞、细菌和病毒传感
1.9 荧光传感
1.9.1 阳离子荧光传感器
1.9.2 阴离子荧光化学传感器
1.9.3 生物大分子的荧光化学传感器
1.10 课题的意义
第二章 基于三螺旋分子的传感平台实现对脂多糖的双信号检测
2.1 前言
2.2 实验试剂和实验装置
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验装置
2.3 实验步骤
2.3.1 制备CdTe-Ru@SiO2 纳米球
2.3.2 适配体改性磁珠的制备
2.3.3 目标循环放大反应
2.3.4 三螺旋DNA的形成
2.3.5 ECL检测脂多糖
2.3.6 荧光检测LPS
2.4 结果与讨论
2.4.1 CdTe-Ru@SiO2 纳米球的表征
2.4.2 CdTe-Ru@SiO2 纳米球的电化学发光机理
2.4.3 ECL和 FL检测LPS的原理
2.4.4 CdTe-Ru@SiO2纳米球ECL体系的猝灭机理
2.4.5 LPS检测生物传感平台的可行性分析
2.4.6 双扩增策略的聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)分析
2.4.7 电化学和ECL表征的ECL平台
2.4.8 实验条件优化
2.4.9 ECL生物传感平台对LPS的检测
2.4.10 LPS生物传感平台的稳定性和特异性
2.4.11 三螺旋DNA结构的荧光表征
2.4.12 荧光生物传感平台检测脂多糖
2.4.13 FL生物传感平台的特异性
2.5 本章小结
第三章 基于三维DNA纳米材料的光电生物传感器用于癌胚抗原的超敏检测
3.1 前言
3.2 实验试剂和实验装置
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验装置
3.3 实验步骤
3.3.1 ZnSe量子点的合成
3.3.2 金纳米粒子的合成
3.3.3 样品溶液的制备
3.3.4 环状DNA模板的制备
3.3.5 三维DNA纳米球的制备
3.3.6 用于CEA检测的光电生物传感器的制备
3.4 结果与讨论
3.4.1 合成ZnSe量子点的形貌和光谱表征
3.4.2 ZnSe QDs的光电流响应及机理
3.4.3 PEC传感器检测CEA的原理
3.4.4 三维DNA纳米球的表征
3.4.5 PEC生物传感器制备过程的表征
3.4.6 实验条件的优化
3.4.7 PEC生物传感器对CEA的分析性能
3.4.8 该生物传感器的选择性、稳定性和重复性
3.4.9 PEC生物传感器在人血清CEA检测中的应用
3.5 本章小结
第四章 基于敏化结构和超纳米线的光电传感平台用于凝血酶的超敏检测
4.1 前言
4.2 实验试剂和实验装置
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验装置
4.3 实验步骤
4.3.1 Bi-2O3-ZnO的合成
4.3.2 CdS QDs的合成过程
4.3.3 CdS QDs-纳米线结构的合成
4.3.4 Exo III辅助多重放大过程
4.3.5 PEC传感平台制备过程
4.4 结果与讨论
4.4.1 合成Bi2O3-ZnO和CdS QDs的表征
4.4.2 PEC反应机理
4.4.3 PEC生物传感平台的设计原理
4.4.4 循环放大过程,超纳米线和CdS QDs-超纳米线的表征
4.4.5 用PEC和 EIS表征该传感平台的构建过程
4.4.6 实验条件的优化
4.4.7 该PEC生物传感平台对凝血酶的检测
4.4.8 该生物传感平台的选择性
4.4.9 实际样品的分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3865178
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