基于硫化物及石墨烯功能纳米材料的电化学发光适配体传感器的构建及应用

发布时间：2018-05-10 05:12

  本文选题：硫化物 + 功能化石墨烯　； 参考：《信阳师范学院》2017年硕士论文

【摘要】：电化学发光(ECL)是电化学与化学发光结合起来的一种检测技术,具有灵敏度高、选择性好、线性范围宽等优点而备受青睐。恶性肿瘤已成为威胁人类健康的一大杀手,早期发现和诊断对肿瘤的预防和治疗非常重要。为了实现对肿瘤标志物的灵敏检测,将ECL检测技术和信号放大策略相结合,利用纳米材料优良性能,借助适配体的特异性识别作用,构建高灵敏和高选择性的ECL适配体传感器并开展生命分析化学应用研究,是目前分析化学的前沿之一,具有重要意义。本论文中,采用小粒径的量子点、鲁米诺及半导体硫化物等材料作为ECL传感界面,结合二茂铁 石墨烯和血红素 石墨烯纳米片、氧化石墨烯@纳米金棒 葡萄糖氧化酶 链霉亲和素复合物等具有生物识别作用的纳米探针,并引入酶催化生物沉淀技术,有效提高检测灵敏度,期望为肿瘤标志物的准确、灵敏检测提供新技术和新方法。主要创新点和研究内容如下:1.基于CdSe/ZnS QDs功能化的MoS_2复合物为发光剂,首次将辣根过氧化酶催化生物沉淀(BCP)技术引入到ECL适配体传感器,用于灵敏检测免疫球蛋白E(IgE)。首先,QDs组装在MoS_2片上作为传感平台连接IgE适配体的互补DNA,通过杂交,固定HRP和IgE aptamer功能化的AuNPs(aptamer AuNPs HRP)信号探针。接着,引入BCP技术,HRP催化4 氯 1 萘酚(4 CN)溶液在电极表面产生难溶物质,减弱ECL信号强度。当IgE存在时,信号探针特异性结合Ig E形成共轭物离开电极表面,伴随着HRP的减少和ECL信号的增强,实现了IgE的灵敏检测。该传感器在0.5 pmol L 1 0.5 nmol L 1范围内呈线性关系,检出限为0.18 pM(S/N=3)。最后,将传感器成功用于检测人血清样品中IgE的含量,与信阳市中心医院结果吻合。方法的加标回收率为85.0% 107.5%。2.基于多重信号放大策略构建了一种新的、竞争型luminol ECL适配体传感器,用于灵敏检测前列腺特异抗原(PSA)。纳米金棒功能化的氧化石墨烯(GO@AuNRs)用作支撑物,结合大量的葡萄糖氧化酶(GOD)和链霉亲和素(SA),并选用GO@AuNRs GOD SA biotin DNA为信号探针。当PSA不存在时,负载在探针上的GOD可催化葡萄糖原位产生H_2O_2,AuNRs再继续催化H_2O_2产生丰富的活性氧(ROSs)促进鲁米诺ECL反应。信号探针中的高含量GOD和AuNRs均有效放大了ECL信号。此外,SA与biotin-DNA之间的特异性相互作用也进一步增强ECL强度。这种放大效应使传感器展示了高灵敏度和良好的选择性,并且在0.5 pg mL~(-1)-5.0 ng mL~(-1)范围内呈线性关系,检出限达到0.17 pg mL~(-1)(S/N=3)。此外,该策略成功应用于人血清样品测定,结果与信阳市中心医院的相符,回收率为81.4%?116.0%。3.三维树枝状CdS具有大比表面积,良好的发光性能,沉积AuNPs后,不仅加快电子转移,而且显著增强发光强度。本文基于Au-CdS和高效猝灭剂二茂铁 石墨烯(Fc GNs)纳米片,提出了一种信号转换型ECL适配体传感器实现灵敏检测PSA。利用单链DNA与石墨烯之间强π π共轭作用,固定探针Fc GNs纳米片,由于GNs自身的空间阻碍作用以及Fc对CdS发光的猝灭性能,ECL信号强度显著降低,处于“off”状态。当PSA存在时,适配体与PSA优先结合使适配体从GNs表面解吸并释放,ECL信号回升,处于“on”状态。根据“off-on”型转换,传感器展示了对PSA的灵敏测定,线性范围为1 pg mL_( 1) 25 ng mL_( 1),检出限为0.38 pg mL_( 1)(S/N=3)。该方法成功应用于实际样品检测,其结果与信阳中心医院提供的参考值相吻合,加标回收率为85.8% 104.0%。4.利用血红素 石墨烯(Hemin rGO)纳米片和酶生物催化沉淀(BCP)双重猝灭Au CdS发光,构建了一种检测癌胚抗原(CEA)的“夹心型”ECL适配体传感器。具有过氧化物酶活性的hemin和aptamer II分别固定在石墨烯上通过π π键共轭作用,制备信号探针H rGO aptamer II。花状球形Au CdS为基底传感材料固定NH_2-DNA(CEA适配体I),形成“适配体I CEA 信号探针”夹心型模式。利用Hemin rGO的空间位阻效应和hemin催化4 CN溶液产生难溶物,有效猝灭ECL信号。此外,适配体仅通过π π作用吸附在H rGO表面上,未对其进行复杂的化学修饰或处理,更简易、方便。传感器在0.8 pg mL_( 1) 4 ng mL_( 1)范围内呈线性关系,检出达到0.28 pg mL_( 1)。将传感器用于人血清样品分析,并与医院提供的参考值相比较,结果一致,加标回收率在95.0% 115.8%之间。
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本文编号：1867919