新型电流型电化学生物传感器的构筑与应用

发布时间：2021-11-06 15:34

　　由于电化学传感器具有简便、快速、灵敏、高效等优点,它被广泛应用于不同领域。比如药品质量控制、毒害物质检测、食品安全、疾病标记物检测、药物代谢研究等。电化学传感器有多种分类标准,其中,根据被检测物质的不同可分为生物传感器、离子传感器、气体传感器。除此之外,还可按照输出响应信号的不同分为电导型、电流型、电势型、电容型传感器等。因此,电流型生物传感器是以电流的变化作为输出信号对生物分子进行检测的一类传感器。近年来,纳米材料迅速发展成为21世纪的重要科学技术领域,与电化学生物传感交叉形成的纳米材料生物传感技术成为研究的前沿科学技术领域。基于各类纳米材料所构筑的新型电流型电化学生物传感器更是得到了广泛发展应用,从而促进人类社会发展。本论文总共分为四章,分别为绪论部分、基于微凝胶的自组装对复杂介质中链霉素的防污检测、基于双嵌段DNA的电化学DNA生物传感器对卡那霉素的灵敏检测和基于DNA模板化共聚物放大信号的电化学适配体传感器对三磷酸腺苷的超灵敏检测。第一章绪论对电化学传感器的概念以及分类分别做了简单的概述,重点综述了电流型电化学生物传感器的发展以及在食品安全,生物小分子等检测方面的应用。第二章基... 

【文章来源】：西北师范大学甘肃省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PtNPs调节高效电化学级联扩增检测MMP-2的机理图[33]

第一章绪论3氧化还原物质到达电极表面的迁移是速率控制，因此，阻碍接触电极表面的分析物则会在交流电压和电流之间产生与频率相关的相位滞后，从而实现对被检测物的分析。比如，Wang课题组基于聚乙二醇与三磷酸腺苷(ATP)适配体在聚多巴胺基底上的混合自组装，构建了一种防非特异性蛋白吸附的电化学生物传感器[34]。由于聚乙二醇的强亲水性，该传感器能够有效防止非特异性污染，并通过电化学阻抗(EIS)技术完成了对ATP的灵敏检测。图1-2(A)不同浓度的ATP溶液在PBS缓冲液中的EIS检测图谱；(B)电荷转移电阻变化[ΔRct/Rct0(%)]的ATP适配体生物传感器基于ATP浓度的函数，插图:扣除背景信号值后，适配体相应的标准曲线[34]。Figure1-2(A)TypicalEISresponsecorrespondingtotheaptasensorincubatedwithdifferentATPconcentrations(PBS,10mM,pH7.4);(B)Charge-transferresistancechanges[ΔRct/Rct0(%)]oftheaptasensorbasedATPbiosensoruponafunctionofATPconcentrations.Inset:thecorrespondingstandardcurveoftheaptasensorafterthedeductionofthebackgroundsignalvalue[34].1.2.3电导型电化学生物传感器根据欧姆定律，我们都知道在直流模式下所测量电阻的倒数被称为电导。伴随着化学反应过程的进行，溶液的成分会发生变化，而电导型生物传感器则是测量样品溶液的电导率的变化。换句话说，在待测物质被氧化还原后，以电解质溶液中电导的变化作为传感器的信号输出对被检测物进行灵敏检测的一类传感器称为电导型传感器[35,36]。另外，我们还需了解的是电导型生物传感器中常常包含酶，这是因为酶的带电

第一章绪论5先需要考虑的因素之一则是生物传感器的导电性。因此，近年来，多种具有优异性能的的导电性材料都被用于电化学生物传感器的构筑。例如，Li课题组[42]利用石墨化多壁碳纳米管的良好导电性构建了一种金属离子标记的电化学适配体传感器，将它用于卡那霉素(KAN)和链霉素(STR)的同时检测。该传感器的构筑机理图如1-3所示，首先通过滴涂的方法依次将碳纳米纤维和金纳米粒子(CNFs-AuNPs)的复合材料，以及石墨化的多壁碳纳米管(MWCNTGr)修饰在电极表面。随后，将分别连接在聚鸟嘌呤两端的STR适配体互补链和KAN适配体互补链(cSTP-PolyA-cKAP)进一步修饰在电极上。最后，利用分别由金属离子Cd2+和Pb2+标记的KAN适配体和STR适配体在上述修饰电极表面孵育1小时，则完成传感器的构筑。利用适配体与其互补链的碱基互补配对原则可以良好的固定适配体链，且Cd2+和Pb2+可以作为指示剂，对应于微分脉冲伏安法(DPV)的峰电流值，电流值随着KAN和STR浓度的变化而变化，因此，实现了对于两种抗生素的同时检测。除该传感器的完美检测原理之外，CNFs-AuNPs复合物和MWCNTGr的修饰也提高了传感器的导电性，并且使得cSTP-PolyA-cKAP在电极表面的的修饰率增加。图1-3适配体传感器的构筑原理图[42]。Figure1-3Schematicillustrationofthepreparationprocessfortheaptasensor[42].除碳纳米材料外，导电聚合物也被探索并用于提高传感器的导电性。比如，Hui课题组[45]利用聚苯胺(PANI)大大提高了传感器的灵敏度。在该传感器的构筑过程中，

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3480087