基于电化学阻抗的蛋白传感器及其在肝纤维化血清标志物检测中的应用研究

发布时间：2017-04-15 15:22

  本文关键词：基于电化学阻抗的蛋白传感器及其在肝纤维化血清标志物检测中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电化学生物传感器在目前的生物传感器中占有重要的地位,已在临床诊断、工业、农业分析和环境监测等领域得到了广泛应用。电化学阻抗谱技术能对界面有良好的表征作用,加上实时、高通量以及无损检测等特点,常用来分析传感器电极表面的特性。本研究以电化学阻抗测试系统作为实验平台,采用了具有良好灵敏度和信噪比的微电极阵列,针对蛋白阻抗传感器的动态监测及其在肝纤维化血清标志物检测中的应用进行了研究。首先,以嗅觉仿生系统研究中非常有发展前景的气味结合蛋白(OBPs)为例,构建了蛋白阻抗传感系统,对OBPs及其信息素配体的交互过程进行了阻抗谱动态监测。通过蛋白、配体和电极等不同维度的对照,研究了该系统的灵敏性和选择性。同时,基于分子对接模拟蛋白三维结构,分析了蛋白构象改变与传感器电阻抗之间的关系。最后,面向农作物的病虫害防治,选用了对果蔬具有较强破坏性的桔小实蝇OBPs作为敏感元件,对乙酸异戊酯和苯甲醛两种宿主气味以及非宿主气味香叶醇的感受化学信号机制进行了传感分析,讨论了传感器对于不同气味分子的响应特性及其在病虫害防治等农业领域的潜在应用。基于上述对蛋白阻抗传感器的研究基础,面向传感器的医学应用,结合肝纤维化血清标志物的免疫原理,采用了自组装单层聚乙二醇膜(PEG)将血清标志物透明质酸(HA)和转化生长因子β1 (TGFβ1)的抗体通过共价结合键修饰在电极表面,构建了一种能实现多通道实时检测的阻抗免疫传感器。采用HA和TGFβ1标准品,根据抗原浓度与电子转移电阻相对改变值的关系,测试建立了浓度响应曲线。通过一系列对照实验组的阻抗响应结果验证了传感器良好的特异性和选择性。基于床旁监测(POCT)的发展需求,利用设计的免疫传感器对临床病人血清样本进行了传感测试,通过与临床常规放射免疫分析法(RIA)进行对照,结果表明两种测试结果具有良好的一致性。该研究为肝纤维化的临床诊断提供了一种具有良好应用前景的蛋白阻抗传感器。
【关键词】：电化学阻抗谱 微电极阵列 气味结合蛋白 蛋白阻抗传感器 肝纤维化 血清标志物
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R575.2;TP212.3
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 电化学生物传感器13-21
• 1.2.1 电化学生物传感器的工作原理13-14
• 1.2.2 电化学生物传感器的分类14-17
• 1.2.3 常见的电化学分析手段17-21
• 1.3 电化学阻抗谱技术21-24
• 1.3.1 电化学法拉第过程21-22
• 1.3.2 电化学阻抗谱22-24
• 1.3.3 电化学阻抗技术的应用24
• 1.4 微电极阵列在阻抗检测中的应用24-26
• 1.5 论文主要研究内容26-27
• 第二章 蛋白阻抗传感器的基础设计与构建27-34
• 2.1 引言27
• 2.2 阻抗传感器测试系统27-30
• 2.2.1 电化学传感器件27-29
• 2.2.2 电化学阻抗测试系统29-30
• 2.3 生物材料的耦合技术30-31
• 2.3.1 基于非共价作用的耦合技术30
• 2.3.2 基于共价键作用的耦合技术30-31
• 2.4 蛋白分子阻抗建模与对接31-33
• 2.5 小结33-34
• 第三章 气味结合蛋白阻抗传感器的动态监测研究34-57
• 3.1 引言34-35
• 3.2 气味结合蛋白的研究背景35-38
• 3.2.1 昆虫嗅觉反应机制35-36
• 3.2.2 昆虫气味结合蛋白化学结构与特征36-37
• 3.2.3 气味结合蛋白研究现状37-38
• 3.3 气味结合蛋白传感器研究38-41
• 3.3.1 仿生设计基础38-41
• 3.3.2 电化学阻抗测试41
• 3.4 气味分子测试结果与分析41-50
• 3.4.1 传感器动态监测气味43-47
• 3.4.2 特异性结合分析47-50
• 3.5 气味结合蛋白的应用研究分析50-56
• 3.5.1 传感器设计与制备50-51
• 3.5.2 阻抗传感分析51-56
• 3.6 小结56-57
• 第四章 肝纤维化免疫传感器及其临床应用研究57-78
• 4.1 引言57
• 4.2 电化学免疫传感器研究背景57-61
• 4.2.1 免疫结合原理57-59
• 4.2.2 阻抗免疫传感器59-61
• 4.3 肝纤维化血清标志物研究现状61-64
• 4.4 肝纤维化免疫传感器制备64-66
• 4.4.1 免疫传感器构建64-65
• 4.4.2 电化学阻抗测试65-66
• 4.5 血清标志物测试结果与分析66-71
• 4.5.1 生物标志物检测66-69
• 4.5.2 特异性结合分析69-71
• 4.6 临床应用研究与分析71-77
• 4.7 小结77-78
• 第五章 总结与展望78-81
• 5.1 总结78-79
• 5.2 展望79-81
• 参考文献81-88
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果88

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本文编号：308688