新型脂质体光电化学生物传感研究
发布时间：2021-11-08 01:41
光电化学生物传感的检测原理是一定波长的光照条件下,识别元件（通常使用半导体材料）可以和目标生物分子发生生物识别作用而使得电信号（电压或电流）发生改变。因价格低廉、装置简单、易于微型化、相对灵敏度高、背景信号低等优势,使得光电化学生物传感在生命分析中吸引了更多的关注,如酶传感、免疫分析、DNA分析和细胞分析。通常而言,光电化学传感器的核心部分是电活性材料和分析策略两方面。目前,常使用的光电活性物质为有机光电活性物质和无机光电活性物质及复合材料（改性或掺杂已有的半导体材料,两种或两种以上的半导体材料构成的异质结）。常用的分析策略则有能量转移、空间位阻、敏化效应、原位生成电子供体和活性物质做标记物等。脂质体通常是由磷脂和胆固醇构成而具有双分子层结构的球形空心囊泡。脂质体的磷脂双分子层内可以包裹一些亲油性物质,而脂质体球形囊泡内可以包裹一些亲水性物质。目前,脂质体被热衷用作药物载体,有体内靶向给药、降低药物副作用、定位定时定速释放药物等作用。本文侧重于脂质体包裹水溶性物质,通过戊二醛耦合法和二抗相连而实现免疫夹心复合物,进而实现光电化学生物传感研究。基于此,本论文进行了如下几方面工作:1. 基...
【文章来源】：淮阴工学院江苏省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普通脂质体的结构图和功能脂质体的结构图
陆磊新型脂质体光电化学生物传感研究第6页1.2.2PEC生物传感器原理光电化学是指在一定波长的光激发下，半导体材料价带上的电子激发到导带上，电极和溶液中的电子电荷形成回路而使得电流发生变化。若导带上的电子转移到电极上就形成阳极光电流，若导带上的电子转移到溶液中则会形成阴极光电流[21-23]。通常情况下，电极的基底材料是n型半导体（半导体中电子数多于空穴数），则产生的就是阳极光电流；电极的基底材料是p型半导体，电极上的电子转移填充到半导体材料的光生空穴上而产生阴极光电流。图1.2为阳极光电流和阴极光电流的光电机理。图1.2无机半导体材料在PEC中的光电作用机理(a)阳极光电流；(b)阴极光电流Fig.1.2PhotoelectricMechanismofInorganicSemiconductorMaterialsinPEC(a)Anodicphotocurrent;(b)Cathodephotocurrent值得注意的是，一定波长的光是指光的光子能量要高于半导体带隙能量，这样才能确保半导体价带上的电子吸收足够的能量使得其能够跃迁到导带上而在价带的原相应位置形成空穴[24]。因为电子带负电，则空穴就理解为带有相应的负电，并可以把空穴的移动方向理解为电子的反方向。电子从价带跃迁到导带上，可以理解为电子在基态上受到足够能量轰击跃迁到激发态上，那么激发态上的电子也有自动回到基态上并释放能量的这种趋势[25]。为了避免这种趋势的发生，溶液中一般有电子供体/电子受体的存在，以确保光电流的稳定存在[26,27]。所以，PEC生物传感器的原理可以简述为电极上电压/电流的变化情况反应相应的生物识别情况。具体讲就是，生物识别体系可以将生物化学信息(如分析物浓度）转变为电极上电信号的变化（如电压或电流），而且这两者变化之间存在一定的函数关系[28-30]。图1.3为光电化学生物传感器的工作原理。
淮阴工学院硕士学位论文第7页图1.3光电化学生物传感器的工作原理Fig.1.3Workingprincipleofphotoelectrochemicalbiosensor1.2.3PEC生物传感器的分类及其应用根据信号传导模式的差异，PEC生物传感器可以分为两种类型，分别是电位型和电流型。电位型PEC传感器常使用的是基于电场效应的LAPS[31-35]。电流型PEC传感器目前的主要研究热点方向是酶传感、免疫分析、细胞分析和DNA分析。从有无标记物角度分类，电流型PEC传感器可以分为标记型和无标记型。标记型就有有标记物，灵敏度相对较高，可进一步实现信号放大。无标记性则没有标记物，不能实现信号放大。另外，从生物化学反应的角度，电流型PEC传感器则可以分为生物催化型和生物亲和型。生物催化型主要是通过酶的催化性、专一性、温和性，来催化电极上的特定底物从而提高反应的可行性或速率。生物亲和型则是利用目标识别物和生物识别探针之间的特异性结合，如抗原抗体之间的免疫反应、DNA的杂化反应等[36-40]。DNA作为一种重要的生物分子，带有详细的编码信息，存在现所知的所有生命形式中。DNA相互作用一般有DNA损伤、DNA杂交、DNA与小分子结合。这些作用一般会导致PEC标记物或PEC指示剂或核酸的光电流发生间接或者直接变化[21,41]。作标记物的PEC活性物质，通常标记在DNA末端[42]。Tokudome等人利用带有染料分子的目标DNA和无染料分子的目标DNA与探针DNA的杂交存在竞争性。杂交后，双链DNA形成会使得染料分子靠近TiO2。当受到光激发时，染料分子产生的电子会转移到TiO2电极上实现光电流的增强，从而使得目标DNA和光电流的变化产生联系，实现了DNA浓度的检测[43,44]。酶具有很强催化活性和反应特异性的蛋白质，这使得PEC酶传感分析成为一个研究的热重点。作为一种蛋白质，酶是不导电的，故而酶?
本文编号：3482747
【文章来源】：淮阴工学院江苏省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普通脂质体的结构图和功能脂质体的结构图
陆磊新型脂质体光电化学生物传感研究第6页1.2.2PEC生物传感器原理光电化学是指在一定波长的光激发下，半导体材料价带上的电子激发到导带上，电极和溶液中的电子电荷形成回路而使得电流发生变化。若导带上的电子转移到电极上就形成阳极光电流，若导带上的电子转移到溶液中则会形成阴极光电流[21-23]。通常情况下，电极的基底材料是n型半导体（半导体中电子数多于空穴数），则产生的就是阳极光电流；电极的基底材料是p型半导体，电极上的电子转移填充到半导体材料的光生空穴上而产生阴极光电流。图1.2为阳极光电流和阴极光电流的光电机理。图1.2无机半导体材料在PEC中的光电作用机理(a)阳极光电流；(b)阴极光电流Fig.1.2PhotoelectricMechanismofInorganicSemiconductorMaterialsinPEC(a)Anodicphotocurrent;(b)Cathodephotocurrent值得注意的是，一定波长的光是指光的光子能量要高于半导体带隙能量，这样才能确保半导体价带上的电子吸收足够的能量使得其能够跃迁到导带上而在价带的原相应位置形成空穴[24]。因为电子带负电，则空穴就理解为带有相应的负电，并可以把空穴的移动方向理解为电子的反方向。电子从价带跃迁到导带上，可以理解为电子在基态上受到足够能量轰击跃迁到激发态上，那么激发态上的电子也有自动回到基态上并释放能量的这种趋势[25]。为了避免这种趋势的发生，溶液中一般有电子供体/电子受体的存在，以确保光电流的稳定存在[26,27]。所以，PEC生物传感器的原理可以简述为电极上电压/电流的变化情况反应相应的生物识别情况。具体讲就是，生物识别体系可以将生物化学信息(如分析物浓度）转变为电极上电信号的变化（如电压或电流），而且这两者变化之间存在一定的函数关系[28-30]。图1.3为光电化学生物传感器的工作原理。
淮阴工学院硕士学位论文第7页图1.3光电化学生物传感器的工作原理Fig.1.3Workingprincipleofphotoelectrochemicalbiosensor1.2.3PEC生物传感器的分类及其应用根据信号传导模式的差异，PEC生物传感器可以分为两种类型，分别是电位型和电流型。电位型PEC传感器常使用的是基于电场效应的LAPS[31-35]。电流型PEC传感器目前的主要研究热点方向是酶传感、免疫分析、细胞分析和DNA分析。从有无标记物角度分类，电流型PEC传感器可以分为标记型和无标记型。标记型就有有标记物，灵敏度相对较高，可进一步实现信号放大。无标记性则没有标记物，不能实现信号放大。另外，从生物化学反应的角度，电流型PEC传感器则可以分为生物催化型和生物亲和型。生物催化型主要是通过酶的催化性、专一性、温和性，来催化电极上的特定底物从而提高反应的可行性或速率。生物亲和型则是利用目标识别物和生物识别探针之间的特异性结合，如抗原抗体之间的免疫反应、DNA的杂化反应等[36-40]。DNA作为一种重要的生物分子，带有详细的编码信息，存在现所知的所有生命形式中。DNA相互作用一般有DNA损伤、DNA杂交、DNA与小分子结合。这些作用一般会导致PEC标记物或PEC指示剂或核酸的光电流发生间接或者直接变化[21,41]。作标记物的PEC活性物质，通常标记在DNA末端[42]。Tokudome等人利用带有染料分子的目标DNA和无染料分子的目标DNA与探针DNA的杂交存在竞争性。杂交后，双链DNA形成会使得染料分子靠近TiO2。当受到光激发时，染料分子产生的电子会转移到TiO2电极上实现光电流的增强，从而使得目标DNA和光电流的变化产生联系，实现了DNA浓度的检测[43,44]。酶具有很强催化活性和反应特异性的蛋白质，这使得PEC酶传感分析成为一个研究的热重点。作为一种蛋白质，酶是不导电的，故而酶?
本文编号：3482747
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