功能化纳米材料与生物放大策略在电化学适体传感器中的应用
本文关键词：功能化纳米材料与生物放大策略在电化学适体传感器中的应用
更多相关文章： 电化学适体传感器 凝血酶 Fe_3O_4磁珠 傒四甲酸 胺
【摘要】：电化学传感器技术是应用最广泛,技术最成熟的传感分析方法,具有检测成本低,分析速度快,灵敏度高,操作方便,易于实现自动化和实时监测等显著特点。电化学适体传感器是指以核酸适体作为分子识别元件,根据适体与目标物配合体结合前后电化学信号的变化来进行分析检测的电化学生物传感器。由于结合了适体和电化学分析方法两方面的优点,该类型生物传感器已经成为了近年来的一个研究热点。与此同时,将适体识别元件与各种电化学转化器相结合构建的新一代电化学适体传感器进一步丰富了传统的电化学检测生物分子的方法。为了提高电化学适体传感器的灵敏度,近年来,对新型功能化纳米材料、各种生物放大技术和新颖催化剂的研究受到了广泛的关注。这对于构建高效、高灵敏、高选择性并且可靠、实用的适体传感器实现对目标分子检测对于临床医学具有十分重要的意义。本文主要从新型的功能化纳米材料的制备,新颖信号放大技术和催化剂的创新等方面来进行研究,并制备了一系列高灵敏的电化学适体传感器。本文主要研究如下:1.基于剪切诱发的杂交链式反应电化学检测凝血酶在目前的工作中,我们通过引入基于剪切的杂交链式反应构建了一个新型的、免标记的、Qg夹心的电化学传感器对凝血酶进行检测。该适体传感器设计了一条新颖的单链DNA,该DNA链包含了凝血酶适体结合序列,DNAzyme酶序列和一个信号reporter序列。没有目标凝血酶的时候,设计的DNAzyme酶序列能够通过碱基互补配对的方式与凝血酶适体链结合,然后Cu2+能够通过剪切位点对这个binding DNA进行剪切。当有目标凝血酶存在时,凝血酶可以优先和凝血酶序列相结合形成适体-蛋白复合物,从而封闭DNAzyme酶序列中的切割位点,阻止binding DNA被基于Cu2+切割的DNAzyme酶剪切。这种基于Cu2+的剪切酶不易失活,并且具有相当高的剪切效率,同时也降低了实验的成本,减小了操作的复杂性。而留在电极表面的binding DNA,在两个辅助DNA链A1和A2的帮助下引发杂交链式反应(HCR)。之后,电子媒介体六氨合钌([Ru(NH3)6]3+)能嵌入DNA双链产生强的电化学信号定量的检测凝血酶。HCR的引入不仅可以将电活性物质固载在电极表面,与此同时固载量也大幅度的增加,使得电化学信号增大。为了进一步放大电化学信号,多巴胺还原的石墨烯(PDA/GO)作为一个固载基质被引入该工作中。与此同时,这一材料的引入也提高了该适体传感器的灵敏度。基于这样的一个策略,这个适体传感器在一个0.0001-50 nmol·L-1这样一个宽的线性范围呈现出了0.05 pmol·L-1这样一个低的检测限。除此之外,这个设计的传感器呈现了好的特异性,一定的重现性和稳定性。这些进一步的说明了该适体传感器的优越的性能。由于以上的这些因素,这个工作中的构建方法的提出可能拓展到临床医学的领域。2.3,4,9,10-傒四甲酸/邻苯二胺纳米材料作为新颖的氧化还原探针在基于Fe_3O_4磁珠作为无酶催化剂的电化学适体传感器体系的应用在目前的工作中,新颖的氧化还原探针3,4,9,10-傒四甲酸/邻苯二胺纳米材料被成功的合成,并被应用到了一个基于无酶催化Fe_3O_4磁珠催化放大的电化学适体传感器当中来检测凝血酶(TB)。已经合成的PTCA/OPD材料具有比表面积大,成膜性和稳定性好的特点。重要的是,我们运用理论计算的方式证明了PTCA和OPD之间的π-π堆积和氢键的作用的协同影响有效地增加了电子的离域和共振能量转移,最终促使了PTCA的乱峰变成了一对很好的氧化还原峰,并且可以作为氧化还原探针应用在电化学的领域。总之,目前的工作不仅突出了新颖的,具有电化学活性和导电性的氧化还原探针,而且赋予了Fe_3O_4磁珠(MB)在人工模拟酶和电化学分析领域新的应用。所设计的传感器在0.0001 nmol·L-1到30 nmol·L-1范围内呈现出了0.05 pmol·L-1低的检测限。有意义的是,PTCA和OPD之间的调查研究将会成为寻找更多多功能的纳米材料设计新的、有效的电化学传感器以及相关的体系提供一个依据。3.傒四甲酸衍生物多功能化的超分子合成及其在适体传感器的应用在这个工作中,一系列新颖的多功能化的傒四甲酸衍生物超分子材料由PTCA和胺类物质之间的氢键作用而合成。这些材料具有大的比表面积,好的成膜性和高的稳定性。重要的是,我们发现了一个有趣的现象:这些形成的超分子消除了PTCA本身的乱的氧化还原峰,并且得到了一对很好的氧化还原峰,这一对氧化还原峰可以作为电荷的产生和电荷的转移的氧化还原载体。另外,我们通过理论与实际的研究对导致这一现象发生可能的机理进行了讨论。为了进一步揭示这些新颖的多功能化的超分子材料的优越性,PTCA/TEA作为最好的氧化还原载体的候选材料被应用到了一个“signal-on”的电化学适体传感器当中来检测凝血酶(TB)。该传感器将采用Fe_3O_4磁珠(MB)作为模拟酶对PTCA/TEA进行催化实现信号的放大。结果,在0.0001 nmol·L-1到50 nmol·L-1的浓度范围内获得了一个较低的检测限0.05pmol·L-1。并且这个适体传感器具有好的特异性,一定的重现性和稳定性。总之,PTCA和胺类物质之间的研究将会为拓展PTCA在电分析及其相关的领域的领用而寻找基于PTCA的多功能化的超分子材料提供重要的依据。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任晓娜;刘苹;陈美荣;王俊青;;《传感器与检测技术》课程的教学探索与改革[J];成都纺织高等专科学校学报;2014年01期
2 黄元龙;;“全国传感器敏感材料、元件及应用学术交流会”简介与分析[J];仪表材料;1986年01期
3 李于善;紫茉莉花瓣组织全固传感器的研究[J];分析化学;1995年10期
4 吴星怡;张磊;吕丹;刘艳华;陈亚南;苏位君;罗娜;向荣;;表面等离子体共振传感器在癌症早期诊断中的应用[J];化学学报;2013年03期
5 刘勤,周永新,刘荫棠;分子烙印传感器的研究进展[J];分析化学;1999年11期
6 杨忠敏;;物联网时代:传感器将迎来黄金十年[J];中国公共安全;2014年06期
7 王彦刚,彭东林,石永福,吴崇咸;时栅传感器在数控系统中的应用[J];制造业自动化;2005年09期
8 张宏琴;王爱平;;电容在传感器中的应用研究[J];吉林化工学院学报;2011年07期
9 罗颖华,郭冰俐,吴东华;微生物醇传感器的研究[J];厦门大学学报(自然科学版);1991年01期
10 幸福堂,向晓东,陈旺生,涂国富;气压式灰位传感器的研究[J];武汉冶金科技大学学报;1997年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李凤保;刘金;;网络化传感器技术[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年
2 路志刚;;传感器在汽车工业中的应用与开发[A];第一届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2004年
3 吕鑫;赵阳;;无线传感器在核电站中应用的探讨[A];中国核动力研究设计院科学技术年报（2009）[C];2011年
4 苏斓;雷煜卿;;传感器技术在电力行业中的应用[A];2011电力通信管理暨智能电网通信技术论坛论文集[C];2011年
5 吴晓斐;陈德智;;塑料光纤的传感器应用[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
6 于少轶;臧勇;;非接触磁弹性传感器的理论研究及实验[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年
7 金伟;陶磊;张莹;周超;金钦汉;牟颖;;纳米粒子在表面等离子体子共振传感器中的应用研究[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年
8 沈观林;;应变电测与传感器技术的发展及其在工程结构中的应用[A];工程力学学术研讨会论文集[C];2004年
9 ;前言[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年
10 崔书平;张志鹏;;IEEE1451．2协议研究及实现[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 付丽娟;扼信息技术之颈 中国传感器企业任重而道远[N];机电商报;2006年
2 中国电子元件行业协会敏协分会;我国传感器产业：由传统向新型转变[N];中国电子报;2009年
3 本报记者 陈炳欣;传感器：智能家电催生新市场 低功耗受青睐[N];中国电子报;2012年
4 本报记者 赵艳秋;传感器发展气象万千[N];中国电子报;2002年
5 刘亮;“蓝海”行业带动传感器技术发展[N];中国高新技术产业导报;2009年
6 朱荣威;传感器技术面临传统向新型突破[N];中国高新技术产业导报;2009年
7 嵇尚东;扬州传感器监测“嫦娥飞天”[N];江苏经济报;2010年
8 赛迪顾问研究员 李东宏;聚焦发动机电子控制系统传感器[N];中国电子报;2004年
9 本报记者 郭宏;传感器产业发展应“小精尖”[N];中国证券报;2012年
10 刘超;汽车传感器市场前景看好 主动式应用渐广[N];中国电子报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗少华;基于随机集的被动多传感器目标跟踪方法研究[D];国防科学技术大学;2013年
2 张兴旺;高灵敏光微流回音壁模式微腔生化传感器[D];复旦大学;2014年
3 张元飞;机器人灵巧手指尖柔性触觉传感器研制及操作研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
4 张信普;弯曲光纤干涉型传感器的制备及特性研究[D];大连理工大学;2016年
5 陈家赢;对地观测传感器信息资源建模和管理研究[D];武汉大学;2010年
6 彭晖;分子印迹体声波仿生传感器的研制及蛋白质与抗癌药物作用的研究[D];湖南大学;2001年
7 刘礼;无线传感器网络节能问题及相关的图论问题[D];兰州大学;2008年
8 黄建;无线传感器网络节点认证与安全检测研究[D];中国科学技术大学;2012年
9 龙慧;无线传感器网络分布式目标跟踪问题研究[D];中南大学;2013年
10 李晓霞;凝血酶和可卡因电化学适体传感器的研究[D];陕西师范大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 侯欢欢;基于硅酸镧混合位型NO_2传感器[D];河北联合大学;2014年
2 鱼自强;无人机近红外数据处理方法研究[D];中国地质大学(北京);2015年
3 陈丽珠;设计制备静电纺纳米纤维膜/石英晶体微天平氨气传感器[D];五邑大学;2015年
4 孙欢欢;无线传感器网络分布式数据存储研究[D];长安大学;2015年
5 吴骅跃;传感器网络基站的数据存储与g惴ㄑ芯縖D];长安大学;2015年
6 魏玲;荧光阵列传感器用于蛋白质和微生物识别研究[D];东北大学;2014年
7 刘景海;基于表面等离子体共振技术的传感器研究[D];北京理工大学;2016年
8 刘骏;传感器技术在海洋水质检测中的应用研究[D];大连海洋大学;2016年
9 任清;基于聚苯胺和聚苯乙烯磺酸复合组装薄膜的氨敏传感器的研究与系统的实现[D];西南交通大学;2016年
10 常园园;功能化纳米材料与生物放大策略在电化学适体传感器中的应用[D];西南大学;2016年
，本文编号：1255865
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/1255865.html
