低污染电化学生物传感界面的构建及其在肺部重大疾病检测中的的应用
发布时间：2021-07-08 23:27
电化学分析技术的超高灵敏度、超快响应速度及宽泛的检测范围的特点使其成为如今广受关注的分析技术之一。但是要想实现直接应用于实际复杂生物体系中,仍存在着很大的挑战。本论文以新型的抗污染材料为基础,通过不同的方法成功构建出不同的电化学生物传感器,并利用各种表征手段系统地研究了传感器界面的抗污染性能。最后通过电化学分析方法对各种低污染生物传感器对肺部疾病的分析检测能力进行了探索。本论文的主要研究内容概括如下:（1）利用NH2-MIL-53（Al）大孔径及超大比表面的特性,通过物理吸附将小分子G4联体（G4-Hemin）嵌入,从而构建出新型的金属有机框架（MOF）酶（G4-Hemin@MOF）。然后在H2O2存在下详细研究了其催化TMB的反应的活性和稳定性。结果表明这种新酶的活性明显优于传统的Hemin或G4-Hemin,甚至比Hemin@MOF更强（G4-Hemin@MOF>G4-Hemin>Hemin@MOF>Hemin）。并且其稳定性良好,八天之后,其催化性能也仅只有13.8%的下降。基于该酶和聚乙烯亚胺（...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于工作电极、参比电极和辅助电极构成的电化学的生物传感器设备的示意图
负电荷增加，因此电极界面传输指示剂电子传递速度有一定的改变，使得相应生物的交流阻抗或者电流会发生相对应的变化,因此可以通过阻抗和电流等方来法构建电化学DNA生物传感器。例如，2016年，Wang等人[41]，如图1-2所示，采用金纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管还原的氧化石墨烯纳米带来固定探针单链DNA，当靶标DNA通过杂交反应被固定修饰在电极表面上时，由于形成的双链DNA抑制了[Fe(CN)6]3-/4-在界面的电子转移过程，所以导致阻抗信号显示出增长的趋势，从而实现具有高灵敏性(3.3×10-17M)，高选择性的检测靶标DNA。图1-2.电化学阻抗DNA生物传感器制造的示意图以及靶DNA检测的原理。Figure1-2SchematicoftheelectrochemicalimpedimetricDNAbiosensorfabricationandprinciplefortargetDNAdetection.另外，由于鸟嘌呤（G）是很容易发生电化学氧化反应，并且在发现内在鸟嘌呤氧化信号之后[42]，已经进行了核酸的直接伏安法测量以监测DNA/RNA/PNA杂交。监测与鸟嘌呤相关的特定阳极峰的变化可提供有关传感器表面上的DNA是单链还是双链的信息[43]。图1-3[44]是鸟嘌呤氧化信号构建的DNA生物传感器
青岛科技大学硕士研究生学位论文5有关的原理图。图1-3基于鸟嘌呤信号的策略无标记地检测与流感病毒DNA相关的杂交的方法1.―是/否‖检测方法和2.―信号减少‖方法探针DNA包含肌苷碱基而不是鸟嘌呤，而目标DNA包含鸟嘌呤碱基。Figure1-3Schematicofthelabel-freedetectionofhybridizationrelatedtoInfluenzavirusDNAsbyusingguaninesignal-basedstrategies1.―YES/NOdetectionmethodologyand2.SIGNALDECREASE‘method.ProbeDNAcontainsinosinebaseinsteadofguanineandtargetDNAcontainsguaninebase.（2）基于引入电化学活性物质的检测一般引入DNA中电化学活性的小分子物质有两种方法，一种是通过嵌入，另一种是通过直接的修饰。嵌入式，在理论中通过引入电化学活性的小分子物质（嵌入剂）,它们能选择性地与电极表面的双链DNA结合。换一种说法就是将完成杂交反应后的电极孵育在含有嵌入剂的溶液进行一段时间,或是在DNA杂交反应之前,先加入一种电化学活性分子然后再进行杂交反应,通过前后电化学检测到的信号改变值与在界面上形成的双链DNA成某种线性关系,因此能够检测溶液中靶标DNA序列的浓度。我们常见的嵌入剂有一些抗肿瘤药物和小分子染料等。例如，Heydarzadeh等人[45]，开发了一种基于用多壁碳纳米管（MWCNT）-壳聚糖（CHIT）纳米复合材料和金纳米颗粒（AuNPs）薄膜改性的电极界面，用于固定是基于DNA探针并以亚甲基蓝（MB）为指示剂进行杂交检测。由于MB对单链和双链DNA具有各种亲和力。显示了DNA杂交前后有着不同DPV电化学信号，如图1-4所示。
本文编号：3272543
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于工作电极、参比电极和辅助电极构成的电化学的生物传感器设备的示意图
负电荷增加，因此电极界面传输指示剂电子传递速度有一定的改变，使得相应生物的交流阻抗或者电流会发生相对应的变化,因此可以通过阻抗和电流等方来法构建电化学DNA生物传感器。例如，2016年，Wang等人[41]，如图1-2所示，采用金纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管还原的氧化石墨烯纳米带来固定探针单链DNA，当靶标DNA通过杂交反应被固定修饰在电极表面上时，由于形成的双链DNA抑制了[Fe(CN)6]3-/4-在界面的电子转移过程，所以导致阻抗信号显示出增长的趋势，从而实现具有高灵敏性(3.3×10-17M)，高选择性的检测靶标DNA。图1-2.电化学阻抗DNA生物传感器制造的示意图以及靶DNA检测的原理。Figure1-2SchematicoftheelectrochemicalimpedimetricDNAbiosensorfabricationandprinciplefortargetDNAdetection.另外，由于鸟嘌呤（G）是很容易发生电化学氧化反应，并且在发现内在鸟嘌呤氧化信号之后[42]，已经进行了核酸的直接伏安法测量以监测DNA/RNA/PNA杂交。监测与鸟嘌呤相关的特定阳极峰的变化可提供有关传感器表面上的DNA是单链还是双链的信息[43]。图1-3[44]是鸟嘌呤氧化信号构建的DNA生物传感器
青岛科技大学硕士研究生学位论文5有关的原理图。图1-3基于鸟嘌呤信号的策略无标记地检测与流感病毒DNA相关的杂交的方法1.―是/否‖检测方法和2.―信号减少‖方法探针DNA包含肌苷碱基而不是鸟嘌呤，而目标DNA包含鸟嘌呤碱基。Figure1-3Schematicofthelabel-freedetectionofhybridizationrelatedtoInfluenzavirusDNAsbyusingguaninesignal-basedstrategies1.―YES/NOdetectionmethodologyand2.SIGNALDECREASE‘method.ProbeDNAcontainsinosinebaseinsteadofguanineandtargetDNAcontainsguaninebase.（2）基于引入电化学活性物质的检测一般引入DNA中电化学活性的小分子物质有两种方法，一种是通过嵌入，另一种是通过直接的修饰。嵌入式，在理论中通过引入电化学活性的小分子物质（嵌入剂）,它们能选择性地与电极表面的双链DNA结合。换一种说法就是将完成杂交反应后的电极孵育在含有嵌入剂的溶液进行一段时间,或是在DNA杂交反应之前,先加入一种电化学活性分子然后再进行杂交反应,通过前后电化学检测到的信号改变值与在界面上形成的双链DNA成某种线性关系,因此能够检测溶液中靶标DNA序列的浓度。我们常见的嵌入剂有一些抗肿瘤药物和小分子染料等。例如，Heydarzadeh等人[45]，开发了一种基于用多壁碳纳米管（MWCNT）-壳聚糖（CHIT）纳米复合材料和金纳米颗粒（AuNPs）薄膜改性的电极界面，用于固定是基于DNA探针并以亚甲基蓝（MB）为指示剂进行杂交检测。由于MB对单链和双链DNA具有各种亲和力。显示了DNA杂交前后有着不同DPV电化学信号，如图1-4所示。
本文编号：3272543
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