水体重金属和体液疾病标志物检测的纳米生化传感器研究
发布时间：2021-07-01 17:48
对分析物进行定性和定量检测的传统方法很多,例如色谱法或色谱-质谱连用的方法等等,然而目前这些方法仅在实验室中使用。此外,虽然这些方法可以高灵敏精确地鉴定出目标分析物,但是他们需要昂贵的实验室设备和高素质的技术人员,因此,这些方法具有一定的局限性。生化传感器是将生化材料与检测平台结合到一起的器件,用来检测病原体,致癌物,生化毒物等,具有专一性强,自动化程度高,分析速度快等诸多优势,因此在各行各业中得到了广泛的应用,如食品安全,环境监测以及医疗诊断方面等。本论文利用高特异敏感的生物材料和纳米材料作为识别元件,利用电化学和光学两种方法构建了生化传感器,用于水体痕量重金属和体液疾病标志物快速检测。首先,在水体痕量重金属检测方面,深入探讨了重金属检测的敏感机理并构建了基于适体的电化学Hg2+适体传感器以及适体功能化金纳米颗粒Cd2+比色传感器;另外,在体液疾病标志物检测方面,制备了新型纳米材料二氧化锰纳米片和碳金复合物,并结合生物敏感分子构建了基于便携式比色系统的生化传感器,用于血液和尿液标志物的比色灵敏传感。本研究受到了国家973计划以及浙江省科技计划项目的支持。本研究工作主要内容及创新性如下...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１生化传感器发展历程Ｗ??如图］．１也可以看到生化传感器的发展历程
浙江大大学博士学位论文?第一章绪论??将纳米材料加入到了生化传感器中，用于增敏放大。这些纳米材料可以是碳纳米??管、金属纳米颗粒、磁性纳米颗粒、量子点、氧化石墨烯等。??分析物??Ａｎｔｉｃｏｒｐｓ?Ｍ??ｉ?＼?ＱＣＭ??ＤＮＡ?化学材料或生物材料?电极??图１．２生化传感器结构（包括分析物，识别元件（化学材料或生物材料），换能器）??当需要评价一个传感器的性能时，通常我们从以下几个主要的技术指标来进??行评估：??选择性：生化传感器设备对目标分析物应具有高度选择性，并且与具有相似??化学结构的物质的交叉反应性应显示为最低或没有；??稳定性和使用寿命：对生化传感器而言，生化物质作为识别元件来应用是必??不可少的。但是不同的物质在不同的环境下具有不同的活性，因此，所使用的识??别元件应可长时间保留活性以及面对环境变化的一定的稳定性，从而使该设备能??在较长时间内使用；??灵敏度：生化传感器能给出可识别出的最小响应所对应的检测物质的检测量。??线性范围：传感器的检测目标物的浓度与输出响应成线性关系的范围，一般??还会包括线性度、检测上限、检测下限等参数。??可重复性：对相同浓度的样品进行多次分析时可以给出相同的响应。??快速的响应时间和恢复时间：生化传感器的响应应足够快，以便可以高效地??对目标分析物进行实时监控。为了使传感器在检测方面具有更好的用户体验，生??化传感器应具备更短的恢复时间。??１．３生化传感器的分类??３??
浙江大大学博士学位论文?第一章绪论??１．３．１根据信号转导方式分类??生化传感器可以根据电化学、热学、光学、压电这四种信号转导方法进行分??类，接下来对一些比较常见的信号转导方式进行介绍。??电化学生化传感器具有成本效益高、携带方便、灵敏度高、与现代微加工技??术兼容等优点。电化学系统通常由三电极组成，分别为工作电极、参比电极以及??辅助电极。如图１．?３所示为Ａｈｉｒｗａｌ等人［７］利用包被抗体金纳米颗粒抗体作为检??测探针，用于抗原的电化学检测，底液为３，３，５，５－四甲基联苯胺（ＴＭＢ）。可以看??到，在循环伏安（ＣＶ）图像中出现了三个对应的氧化还原峰，对这三个峰值电流??进行分析获取检测线性范围及检出限。该电极的检出限为２ｎｇ／ｍＬ，体现出了电??化学生化传感器所具有的高灵敏度的特点。??｜｜?（ＡｕＮＰ－?Ａｎｔｉｂｏｄｙ?？〇?ｆ＼??＾…ｎ丨??Ｙ?Ｙ?Ｙ?Ｉ－?＾??Ａｎｔｉｇ＾?＿Ａ＾＾Ｐ＿?４。?＾２?ｎｇ／ｍｌ??Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?＾?４００?２００?０?－２００??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?／?ｍＶ??图１．３电化学免疫传感器结合纳米金用于抗原的检测ｍ??此外，由于具有检测速度快、灵敏度高、鲁棒性强，并且能够实现同时检测??等优势，光学生化传感器也被大量的科研工作者们研宄使用。表面等离子体共振??（ＳＰＲ）通常被应用到传感器中，可以实现无标记检测。它是利用贵金属颗粒特??有的量子效应和尺寸效应，在激发光的激发下产生拉曼信号，通过对拉曼信号的??检测从而得到目标分析物的浓度，如图１．?４所示为Ｌｉ等人％应用ＳＰＲ技术来检??测ＡＴＰ的光学生化传感器的例子。研宄者将磁珠上修
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EDTA蚀刻的CdTe/CdS量子点荧光探针检测水环境中痕量镉离子[J]. 王心怡,甘颖,孙嘉弟,梁韬,屠佳伟,周书祺,孔留兵,万浩,王平. 传感技术学报. 2019(08)
[2]基于电化学寡核苷酸传感器的痕量汞离子检测[J]. 孙嘉弟,甘颖,梁韬,王心怡,万浩,王平. 传感技术学报. 2019(06)
[3]粒径可控纳米金的制备及表征[J]. 谢娟,王延吉,李艳廷,赵新强,魏雨. 黄金. 2008(07)
[4]物质的颜色[J]. 叶隆炳,鄢尧德. 四川师范大学学报(自然科学版). 1988(01)
本文编号：3259590
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１生化传感器发展历程Ｗ??如图］．１也可以看到生化传感器的发展历程
浙江大大学博士学位论文?第一章绪论??将纳米材料加入到了生化传感器中，用于增敏放大。这些纳米材料可以是碳纳米??管、金属纳米颗粒、磁性纳米颗粒、量子点、氧化石墨烯等。??分析物??Ａｎｔｉｃｏｒｐｓ?Ｍ??ｉ?＼?ＱＣＭ??ＤＮＡ?化学材料或生物材料?电极??图１．２生化传感器结构（包括分析物，识别元件（化学材料或生物材料），换能器）??当需要评价一个传感器的性能时，通常我们从以下几个主要的技术指标来进??行评估：??选择性：生化传感器设备对目标分析物应具有高度选择性，并且与具有相似??化学结构的物质的交叉反应性应显示为最低或没有；??稳定性和使用寿命：对生化传感器而言，生化物质作为识别元件来应用是必??不可少的。但是不同的物质在不同的环境下具有不同的活性，因此，所使用的识??别元件应可长时间保留活性以及面对环境变化的一定的稳定性，从而使该设备能??在较长时间内使用；??灵敏度：生化传感器能给出可识别出的最小响应所对应的检测物质的检测量。??线性范围：传感器的检测目标物的浓度与输出响应成线性关系的范围，一般??还会包括线性度、检测上限、检测下限等参数。??可重复性：对相同浓度的样品进行多次分析时可以给出相同的响应。??快速的响应时间和恢复时间：生化传感器的响应应足够快，以便可以高效地??对目标分析物进行实时监控。为了使传感器在检测方面具有更好的用户体验，生??化传感器应具备更短的恢复时间。??１．３生化传感器的分类??３??
浙江大大学博士学位论文?第一章绪论??１．３．１根据信号转导方式分类??生化传感器可以根据电化学、热学、光学、压电这四种信号转导方法进行分??类，接下来对一些比较常见的信号转导方式进行介绍。??电化学生化传感器具有成本效益高、携带方便、灵敏度高、与现代微加工技??术兼容等优点。电化学系统通常由三电极组成，分别为工作电极、参比电极以及??辅助电极。如图１．?３所示为Ａｈｉｒｗａｌ等人［７］利用包被抗体金纳米颗粒抗体作为检??测探针，用于抗原的电化学检测，底液为３，３，５，５－四甲基联苯胺（ＴＭＢ）。可以看??到，在循环伏安（ＣＶ）图像中出现了三个对应的氧化还原峰，对这三个峰值电流??进行分析获取检测线性范围及检出限。该电极的检出限为２ｎｇ／ｍＬ，体现出了电??化学生化传感器所具有的高灵敏度的特点。??｜｜?（ＡｕＮＰ－?Ａｎｔｉｂｏｄｙ?？〇?ｆ＼??＾…ｎ丨??Ｙ?Ｙ?Ｙ?Ｉ－?＾??Ａｎｔｉｇ＾?＿Ａ＾＾Ｐ＿?４。?＾２?ｎｇ／ｍｌ??Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?＾?４００?２００?０?－２００??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?／?ｍＶ??图１．３电化学免疫传感器结合纳米金用于抗原的检测ｍ??此外，由于具有检测速度快、灵敏度高、鲁棒性强，并且能够实现同时检测??等优势，光学生化传感器也被大量的科研工作者们研宄使用。表面等离子体共振??（ＳＰＲ）通常被应用到传感器中，可以实现无标记检测。它是利用贵金属颗粒特??有的量子效应和尺寸效应，在激发光的激发下产生拉曼信号，通过对拉曼信号的??检测从而得到目标分析物的浓度，如图１．?４所示为Ｌｉ等人％应用ＳＰＲ技术来检??测ＡＴＰ的光学生化传感器的例子。研宄者将磁珠上修
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EDTA蚀刻的CdTe/CdS量子点荧光探针检测水环境中痕量镉离子[J]. 王心怡,甘颖,孙嘉弟,梁韬,屠佳伟,周书祺,孔留兵,万浩,王平. 传感技术学报. 2019(08)
[2]基于电化学寡核苷酸传感器的痕量汞离子检测[J]. 孙嘉弟,甘颖,梁韬,王心怡,万浩,王平. 传感技术学报. 2019(06)
[3]粒径可控纳米金的制备及表征[J]. 谢娟,王延吉,李艳廷,赵新强,魏雨. 黄金. 2008(07)
[4]物质的颜色[J]. 叶隆炳,鄢尧德. 四川师范大学学报(自然科学版). 1988(01)
本文编号：3259590
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