重金属离子电化学检测及其作为信号标记物在免疫分析中的应用

发布时间：2017-10-01 17:13

  本文关键词：重金属离子电化学检测及其作为信号标记物在免疫分析中的应用

  更多相关文章： 纳米间隙电极 电化学生物传感器 汞离子 电化学免疫传感器 甲胎蛋白 磁性纳米材料

【摘要】：目的:通过沉积纳米金颗粒(Au NPs)调控微型梳状叉指阵列电极(IDAM)间隙大小制作纳米间隙电极(NGE),构筑以胸腺嘧啶-汞-胸腺嘧啶(T-Hg-T)配位化学结构为特异性识别敏感界面的纳米间隙生物传感器用于重金属Hg~(2+)离子检测研究。纳米金颗粒点缀壳聚糖包覆的多壁碳纳米管(CHIT-Au NPs-MWCNTs)作为敏感界面,金属离子功能化的免疫复合物作为信号标记物,制备电化学免疫传感器,实现对肿瘤标志物甲胎蛋白(AFP)的分析检测。方法:1.通过经典水热合成法制备出合适尺寸大小的金纳米粒子(Au NPs),再利用化学沉积方法,将Au NPs以化学键合的方式固定在微型梳状叉指阵列电极上。借助纳米金颗粒电极间隙中的原位生长调节Au NPs的尺寸,并使其均匀的分布在微型梳状叉指阵列电极2.5μm宽的电极叉指间隙中。经此方法原叉指阵列电极的间隙尺寸由微米级别降低到颗粒间间隙纳米级,构筑了一种新型的纳米间隙电极(NGE)并使用扫描电子显微镜(SEM)对此过程的电极表面及电极间隙进行表征分析。选择一条合适的富含胸腺嘧啶(T)的5’端为巯基(-SH),3’端为氨基(-NH2)寡核苷酸链为核酸探针,通过EDC/NHS缩合反应将电化学标记物二茂铁甲酸(Fc)连接在核酸探针的3’端,5’端经Au-SH键自组装固定于纳米间隙电极表面,构建对Hg~(2+)离子有特异选择性的纳米间隙生物传感器。2.甲胎蛋白(AFP)是一种重要的肿瘤标志物,可用于肝癌的鉴别诊断、病情监测及疗效评价。本研究利用多壁碳纳米管(MWCNT)、壳聚糖(CHIT)和四水氯金酸(HAu Cl4·4H2O)进行敏感界面构筑。通过微波加热法制备纳米金颗粒点缀壳聚糖包覆的多壁碳纳米管(CHIT-Au NPs-MWCNTs),并以此为敏感界面修饰到玻碳电极(GCE)表面。将一抗(Ab1)以化学键Au-N的方式引入到CHIT-Au NPs MWCNTs修饰电极表面,表面剩余的未结合活性位点用牛血清白蛋白(BSA)封闭后得到电化学免疫传感器,然后使用一锅合成法合成氨基功能化磁性纳米粒子PAN@Fe_3O_4,并以此为载体固定二抗(Ab2)。制备得到的金属离子(Hg~(2+))功能化的免疫复合物作为信号标记物可用于检测甲胎蛋白。用扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)来表征免疫传感器的整个构筑过程,用差分脉冲伏安法(DPV)对该传感器上AFP的响应信号进行检测。结果:1.制备出颗粒均匀尺寸约16纳米金纳米粒子,并均匀且有规律地沉积于微型梳状叉指阵列电极表面,经纳米金颗粒原位生长后构建成为合适纳米间距的纳米间隙电极,通过SEM表征此过程得到的纳米金颗粒大小和纳米间隙电极的间隙尺寸与设想一致。纳米间隙电极表面的核酸探针的自组装过程,通过电化学方法循环伏安法(CV)和电化学阻抗法(EIS)进行表征。该传感器对Hg~(2+)的检测结果为:随着不同浓度的Hg~(2+)离子(1 p M~15 p M)从低浓度到高浓度不断地结合到纳米间隙电极表面,电极的响应电流逐渐减小,电化学阻抗随着Hg~(2+)浓度的增加而逐渐增加,浓度(C)和电子转移阻抗的绝对值(ΔRet)表现出良好的线性关系,得出的线性回归方程为Z/105Ω=4.81+0.249C/p M(R~2=0.989)。研究结果表明本实验构建的生物传感器对Hg~(2+)离子的响应具有很高的灵敏度且具备良好的选择性。2.本实验合成了壳聚糖-金-多壁碳纳米管(CHIT-Au NPs-MWCNTs)复合材料修饰玻碳电极构建敏感界面,再通过合成了以氨基功能化磁性纳米粒子为二抗载体以重金属离子为信号标记物的免疫复合物(Hg~(2+)-PAN@Fe_3O_4-Ab2),构建了基于重金属为信号标记物的电化学免疫传感器应用于肿瘤标志物AFP的检测。使用电化学循环伏安法(CV)对免疫传感器及电化学检测过程各步骤进行表征后,经条件优化,甲胎蛋白浓度与免疫传感器的响应电流在浓度范围为10pg/m L-2.5ng/m L和2.5ng/m L-60ng/m L范围内峰电流与浓度呈线性关系,在这两个浓度范围内相应的线性相关方程分别为:ΔI=1.50+0.61CAFP R~2=0.976,ΔI=2.51+0.071CAFP R~2=0.976。在实际样品分析中与ELLSA法同时检测6个样品,两种方法的检测结果相对误差小于5.83%。结论:1.构建的基于纳米金颗粒(Au NPs)对微型梳状叉指阵列电极(IDAM)进行改造而成的纳米间隙生物传感器用于检测重金属Hg~(2+)离子显示出良好的灵敏度以及优异的选择性,并已经成功的应用于实际血清样品的分析应用。2.构建的以纳米金颗粒点缀壳聚糖包覆的多壁碳纳米管(CHIT-Au NPs-MWCNTs)为敏感界面,金属离子功能化的免疫复合物(Hg~(2+)-PAN@Fe_3O_4-Ab2)作为信号标记物的电化学免疫传感器可实现对肿瘤标志物甲胎蛋白(AFP)的定量检测。该免疫传感器对检测物甲胎蛋白的检测显示出良好的灵敏度,通过与ELLSA法同检测实际样品的分析验证了本实验构建的免疫传感器的检测效果可以满足一些痕量浓度的肿瘤标记物甲胎蛋白的检测。
【关键词】：纳米间隙电极 电化学生物传感器 汞离子 电化学免疫传感器 甲胎蛋白 磁性纳米材料
【学位授予单位】：皖南医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1
【目录】：

• 摘要9-13
• Abstract13-17
• 第一部分 构建可控纳米间隙生物传感器并用于重金属离子汞（Ⅱ）的分析测定17-45
• 前言17-21
• 研究材料（资料、内容）与方法21-27
• 1 研究内容21
• 2 材料与方法21-27
• 2.1 实验材料21-22
• 2.2 实验方法22-27
• 结果与讨论27-38
• 1 纳米间隙电极的显微结构表征27
• 2 可控纳米间隙电极的电化学表征27-31
• 3 实验条件优化31-33
• 4 可控纳米间隙生物传感器对Hg~(2+)的电化学检测分析33-35
• 5 传感器对Hg~(2+)电化学检测的选择性考察35-37
• 6 血清样品分析37-38
• 结论38-39
• 参考文献39-45
• 第二部分 构建基于重金属离子作为标志物的电化学免疫传感器并应用于肿瘤标志物AFP的检测研究45-72
• 前言45-50
• 研究材料（资料、内容）与方法50-57
• 1 研究内容50
• 2 材料与方法50-57
• 2.1 实验材料50-51
• 2.2 实验方法51-57
• 结果与讨论57-64
• 1 扫描电镜对壳聚糖-金-多壁碳纳米管(CHIT-Au NPs- MWCNTs)复合材料的表征57-58
• 2 使用电化学循环伏安法（CV）对免疫传感器及电化学检测过程各步骤的表征58-60
• 3 实验条件优化60-61
• 4 免疫传感器的对甲胎蛋白的电化学检测分析61-63
• 5 实际样品分析63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-72
• 综述 基于生物敏感界面对重金属离子的检测研究进展72-94
• 参考文献88-94
• 作者简介及读研期间主要科研成果94-95
• 致谢95

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本文编号：954660