羟基磷灰石修饰电极应用于电化学检测转基因抗虫BT蛋白的研究

发布时间：2020-03-29 12:58

【摘要】：近年来,随着对转基因技术越来越深入化的研究,越来越多的人开始关注这一技术的安全性问题,关于转基因生物是否安全的讨论也引发了社会的广泛争论,因此转基因产品的快速检测成为亟待解决的课题,受到了广大科研工作者的关注。电化学分析方法具有快速、灵敏、便捷和能够实现实时检测等特点,有望满足转基因产品快速检测的需求。羟基磷灰石(Hydroxyapatite,简称HA或HAp),是动物骨和牙齿的主要无机成分之一,具有生物相容性好、生物活性高、吸附位点多、附着能力强等特点,能为蛋白质的固定提供良好的微环境;近年来,研究人员发现,HAp因其独特的晶格结构而在电化学传感领域得到广泛应用。因此,本文拟采用离子交换膜辅助-仿生矿化法制备具有特殊晶格结构的HAp材料,并将其制备成化学修饰电极用于转基因Bt蛋白的检测。具体研究内容如下:1.通过离子交换膜辅助-仿生矿化法制备出HAp晶体,通过X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)表征等,研究合成条件(pH、钙离子浓度)对其晶体结构和微观形貌的影响;再将其制成羟基磷灰石修饰碳糊电极(HAp-CPE),构建对转基因抗虫Bt蛋白Cry1Ab/Ac的检测体系,并研究不同合成条件下所制备的HAp材料的电化学传感性能;通过对电化学测试条件(包括不同合成条件的样品选择、修饰电极中HAp的负载量选择、支持电解质选择、扫速-峰电流关系探究)进行考察,优化修饰电极对目标蛋白的电化学传感性能。在最优测试条件下对目标蛋白进行浓度梯度测试,得到拟合方程为ir=5.581+4.413 c,算得检出限为5.1 ng/mL。2.在离子交换膜辅助-仿生矿化体系中引入经典St?ber方法,制备出具有三维孔道结构的HAp@SiO_2复合微球材料,通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)表征等手段,对复合材料的微观形貌、物相组成等进行表征;将其构建成化学修饰电极用于灵敏电化学检测抗虫转基因Bt蛋白Cry1Ab/Ac。通过对电化学测试条件(包括不同合成条件的样品选择、修饰电极中HAp的负载量选择、支持电解质选择、扫速-峰电流关系探究)进行考察,来最大程度的提高修饰电极的电化学传感性能。在最优测试条件下进行浓度梯度测试,得到拟合方程为ir=68.31+1102.87 c,算得检出限为1.8 ng/mL。本实验有望利用电化学手段实现对转基因抗虫Bt蛋白Cry1Ab/Ac的灵敏快速检测。
【图文】：

是自然界生物硬质组织的主要无机成分，具有良好的生物活性和生物相容性，被广泛的应用于人工牙齿材料和骨移植材料，如图1-3所示。随着材料科学的飞速发展，HAp材料因其特殊的晶格结构而被发现具有许多新特性，目前其研究领域已被拓展到基因载体、环境净化工程以及电化学和生物传感等方面。图1-3羟基磷灰石主要功能Fig. 1-3 Main Functions of Hydroxyapatite

磷灰石修饰电极应用于电化学检测转基因抗虫 Bt 蛋白的研究，在 HAp 晶胞里，4 个 Ca2+位于 Ca (1)位置间，并与顶角相近的 9 个 O 原子相连；其它 4 个 PO42-四面体中的 6 个 O2-离子和 2 个 OH配位中心；而多面体结构围绕六次螺旋轴分布构通道；OH 占据由 Ca2+和 O 形成的，与 c 轴图 1-4 (Maiti et al 1981, Yamashita et al 1995, O
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S188;O657.1

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本文编号：2606002