基于核酸适配体及多肽识别的电位型生物传感器技术研究
发布时间：2021-12-18 18:58
电位分析是电化学分析的一个重要分支,具有检测成本低廉、操作简单、分析速度快等优点,已广泛用于环境监测、医疗诊断、食品分析等领域。基于固体膜表面电荷变化的电位分析和基于聚合物液膜离子选择性电极的电位分析是两种主要的电位检测方法。然而,前者存在灵敏度低、检测对象有限等问题;后者主要用于离子及小分子的检测,难以对细胞进行检测。核酸适配体和多肽是两类新型的识别材料,具有易于修饰、稳定性好、靶标范围广等优点,已成功用于生物传感器、基因芯片、药物研发等领域。核酸适配体及多肽可以识别有机分子及细胞等多种目标物,采用这两类识别分子可以显著扩大电位分析的应用范围;此外,它们对目标物具有高特异性识别性能,提高了电位分析方法的选择性。基于此,我们发展了一系列基于核酸适配体和多肽为识别分子的电位型传感器,可用于环境水体中有机及致病菌污染物的检测。具体内容如下:1. 基于表面电荷变化的固体膜电位型核酸适配体传感器检测双酚A基于固体膜表面电荷变化的电位分析法检测灵敏度低,且难以对电中性有机分子进行检测。本研究中,我们以双酚A为检测对象,发展了高灵敏测定电中性有机分子的电位型核酸适配体传感器。我们利用层层组装法,将...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)山东省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
固体膜电极示意图
第1章绪论3带电荷的识别分子修饰在固体电极表面。在特定溶液中，电极表面电荷量恒定。目标物存在时，目标物与电极表面的识别分子发生相互作用。由目标物识别导致的电极表面识别分子的脱附、目标物在电极表面的吸附导致电极表面电荷量发生变化，从而使得电极电位发生改变（Zelada-Guillenetal.，2009）。然而，具体的响应机理仍不十分清楚，有待进一步研究。目前，该方法的测定对象主要为生物大分子及细胞。1.1.2基于聚合物膜电极的电位分析法基本原理基于聚合物膜电极的电位分析法以聚合物液膜离子选择性电极作为指示电极，通过测定目标物活度与电位的关系，确定目标物的含量。基于聚合物膜电极的电位分析法具有灵敏度高、响应速度快、选择性好等优点，已广泛用于医疗诊断、过程控制检测及环境分析等领域（Bakkeretal.，1997）。1.1.2.1聚合物膜离子选择性电极结构聚合物膜离子选择性电极的结构如图1.2所示，主要包括聚合物敏感膜、内参比电极、内参比溶液、电极腔体等部分（Bakkeretal.，1997）。图1.2离子选择性电极结构示意图Figure1.2Structureofanion-selectiveelectrode（1）聚合物敏感膜聚合物敏感膜是离子选择性电极的核心部分，其基本作用是将待测物的活度转化为膜电位，从而实现对目标物的检测。该聚合物敏感膜一般由聚合物基质、增塑剂、离子交换剂、离子载体组成（Bakkeretal.，1997）。
第1章绪论5的特异性识别作用，掺杂离子载体的电极会对目标物具有较好的识别能力，从而出现“反Hofmeister序列”现象（BuckandLindner，1998）。（2）内参比电极内参比电极一般选用小型化、结构稳定的参比电极。Ag/AgCl(3MKCl)电极通常作为聚合物膜电极的内参比电极。（3）内充液内充液为含有特定离子（主离子或干扰离子）的溶液，用于传导电位信号。内充液作为传导电位信号必不可少的组成部分，通过连接聚合物敏感膜与内参比电极，将膜电位导出至内参比电极。（4）电极腔体电极腔体主要用于固定聚合物敏感膜以及盛放内充液。电极腔体应具有良好的物理与化学稳定性，不会对溶液产生影响。1.1.2.2聚合物膜离子选择性电极的响应机理常规的基于聚合物膜离子选择性电极的电位型传感器一般采用双电极体系，包括参比电极和指示电极（图1.3）。图1.3聚合物膜离子选择性电极检测装置示意图Figure1.3Schematicillustrationofthepolymericmembraneion-selectiveelectrodes图中采用的参比电极为Ag/AgCl电极。盐桥用于减弱液接电位的影响，并能防止参比电极中的离子与测试溶液中的离子进行交换。指示电极是该体系中的重要组成部分，可选择性识别目标物。将两个电极浸入含有一定活度的目标离子溶液中时，由于离子载体对目标物具有高度的特异性识别作用，可选择性对目标
【参考文献】：
期刊论文
[1]电化学传感技术在海洋环境监测中的应用[J]. 丁家旺,秦伟. 环境化学. 2014(01)
[2]我国主要的食源性致病菌[J]. 赵怀龙,付留杰,唐功臣. 医学动物防制. 2012(11)
[3]流式细胞仪的原理、应用及最新进展[J]. 赵书涛,武晓东,王策,陈永勤,唐玉国. 现代生物医学进展. 2011(22)
[4]海洋重金属污染的研究进展[J]. 田金,李超,宛立,杜牛,赵海勃. 水产科学. 2009(07)
[5]环境污染物对水生生物产生氧化压力的分子生物标志物[J]. 王丽平,郑丙辉,孟伟. 生态学报. 2007(01)
[6]重金属污染物对人体健康的影响[J]. 付晓萍. 辽宁城乡环境科技. 2004(06)
[7]高灵敏电位型免疫传感器对乙型肝炎表面抗原的诊断技术研究[J]. 袁若,唐点平,柴雅琴,张凌燕,刘颜,钟霞,戴建远. 中国科学（B辑 化学）. 2004(04)
[8]细菌分类鉴定方法的研究概况[J]. 李琳,李槿年,余为一. 安徽农业科学. 2004(03)
[9]几种典型有害化学品对水生生物的急性毒性[J]. 王宏,沈英娃,卢玲,朱红梅,陈宏,许永香,高世荣. 应用与环境生物学报. 2003(01)
[10]脂溶性酞菁钴（Ⅲ）为载体的高选择性亚硝酸根PVC膜电极[J]. 李俊忠,胡敏,俞汝勤. 化学学报. 1995(11)
硕士论文
[1]环境水体中羟基多氯联苯离线和在线检测方法的构建[D]. 赵焱.中国科学院烟台海岸带研究所 2015
本文编号：3543000
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)山东省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
固体膜电极示意图
第1章绪论3带电荷的识别分子修饰在固体电极表面。在特定溶液中，电极表面电荷量恒定。目标物存在时，目标物与电极表面的识别分子发生相互作用。由目标物识别导致的电极表面识别分子的脱附、目标物在电极表面的吸附导致电极表面电荷量发生变化，从而使得电极电位发生改变（Zelada-Guillenetal.，2009）。然而，具体的响应机理仍不十分清楚，有待进一步研究。目前，该方法的测定对象主要为生物大分子及细胞。1.1.2基于聚合物膜电极的电位分析法基本原理基于聚合物膜电极的电位分析法以聚合物液膜离子选择性电极作为指示电极，通过测定目标物活度与电位的关系，确定目标物的含量。基于聚合物膜电极的电位分析法具有灵敏度高、响应速度快、选择性好等优点，已广泛用于医疗诊断、过程控制检测及环境分析等领域（Bakkeretal.，1997）。1.1.2.1聚合物膜离子选择性电极结构聚合物膜离子选择性电极的结构如图1.2所示，主要包括聚合物敏感膜、内参比电极、内参比溶液、电极腔体等部分（Bakkeretal.，1997）。图1.2离子选择性电极结构示意图Figure1.2Structureofanion-selectiveelectrode（1）聚合物敏感膜聚合物敏感膜是离子选择性电极的核心部分，其基本作用是将待测物的活度转化为膜电位，从而实现对目标物的检测。该聚合物敏感膜一般由聚合物基质、增塑剂、离子交换剂、离子载体组成（Bakkeretal.，1997）。
第1章绪论5的特异性识别作用，掺杂离子载体的电极会对目标物具有较好的识别能力，从而出现“反Hofmeister序列”现象（BuckandLindner，1998）。（2）内参比电极内参比电极一般选用小型化、结构稳定的参比电极。Ag/AgCl(3MKCl)电极通常作为聚合物膜电极的内参比电极。（3）内充液内充液为含有特定离子（主离子或干扰离子）的溶液，用于传导电位信号。内充液作为传导电位信号必不可少的组成部分，通过连接聚合物敏感膜与内参比电极，将膜电位导出至内参比电极。（4）电极腔体电极腔体主要用于固定聚合物敏感膜以及盛放内充液。电极腔体应具有良好的物理与化学稳定性，不会对溶液产生影响。1.1.2.2聚合物膜离子选择性电极的响应机理常规的基于聚合物膜离子选择性电极的电位型传感器一般采用双电极体系，包括参比电极和指示电极（图1.3）。图1.3聚合物膜离子选择性电极检测装置示意图Figure1.3Schematicillustrationofthepolymericmembraneion-selectiveelectrodes图中采用的参比电极为Ag/AgCl电极。盐桥用于减弱液接电位的影响，并能防止参比电极中的离子与测试溶液中的离子进行交换。指示电极是该体系中的重要组成部分，可选择性识别目标物。将两个电极浸入含有一定活度的目标离子溶液中时，由于离子载体对目标物具有高度的特异性识别作用，可选择性对目标
【参考文献】：
期刊论文
[1]电化学传感技术在海洋环境监测中的应用[J]. 丁家旺,秦伟. 环境化学. 2014(01)
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[3]流式细胞仪的原理、应用及最新进展[J]. 赵书涛,武晓东,王策,陈永勤,唐玉国. 现代生物医学进展. 2011(22)
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[7]高灵敏电位型免疫传感器对乙型肝炎表面抗原的诊断技术研究[J]. 袁若,唐点平,柴雅琴,张凌燕,刘颜,钟霞,戴建远. 中国科学（B辑 化学）. 2004(04)
[8]细菌分类鉴定方法的研究概况[J]. 李琳,李槿年,余为一. 安徽农业科学. 2004(03)
[9]几种典型有害化学品对水生生物的急性毒性[J]. 王宏,沈英娃,卢玲,朱红梅,陈宏,许永香,高世荣. 应用与环境生物学报. 2003(01)
[10]脂溶性酞菁钴（Ⅲ）为载体的高选择性亚硝酸根PVC膜电极[J]. 李俊忠,胡敏,俞汝勤. 化学学报. 1995(11)
硕士论文
[1]环境水体中羟基多氯联苯离线和在线检测方法的构建[D]. 赵焱.中国科学院烟台海岸带研究所 2015
本文编号：3543000
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