凝血酶和循环肿瘤细胞高灵敏、高选择电化学生物传感方法构建研究
发布时间：2021-11-19 16:41
蛋白质作为生命物质基础,是整个生命活动的重要参与者。循环肿瘤细胞作为癌细胞转移的启动子,是癌症转移的重要指示。这两者均是重要的疾病标志物,其在人体内的含量与各种疾病息息相关,因此开展蛋白质和循环肿瘤细胞相关的研究可以为疾病诊断、临床治疗及预后评估提供可靠的依据。然而,实际生物样品极其复杂,且疾病标志物的含量一般较低,因此使得疾病标志物的相关研究变得异常的艰难。电化学生物传感器是对生物物质敏感且能将其浓度转换为电信号进行检测的一种装置,具有灵敏度高、选择性好、仪器便携、响应快速、成本低廉等优点。但是传统的电化学生物传感器仍然无法满足低含量疾病标志物高灵敏、高选择性检测的需求。为此,在本论文中,我们采用亲和性好、特异性高的适配体和抗体作为生物识别元件,结合双识别和多价结合策略增强选择性,借助酶、纳米材料、链置换反应及DNA自组装技术进行信号放大,提高检测灵敏度,从而构建高灵敏、高选择性的电化学生物传感器实现对低含量疾病标志物（凝血酶和循环肿瘤细胞）的定量分析。实验结果显示,本论文构建的电化学生物传感器对凝血酶和循环肿瘤细胞的检测具有较高的灵敏度和选择性,并能应用于稀释血清或全血样本中凝血酶...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物传感器工作原理的示意图
西南大学博士学位论文21.1.2电化学生物传感器的工作原理电化学生物传感器是指能将生物识别信号转换为电化学信号的一种装置[21]。其检测原理如图1.2所示，将对目标被测物敏感的生物识别元件固定到电极表面，利用生物分子间的特异性识别作用对目标物进行识别，并通过电极将被测物的浓度等信息转换为电流、电阻、电位或电容等可检测的物理信号，通过数据处理，最终在计算机里输出，从而实现对被测物定性或定量的分析。电化学生物传感技术的迅猛发展极大地推动了生命科学的进步，并为食品分析、环境监测、临床诊断等开辟了新的道路。目前已成功商业化的电化学生物传感器有血糖仪、pH电极等。图1.2电化学生物传感器工作原理的示意图。Fig.1.2Schematicoftheprincipleforelectrochemicalbiosensors.1.1.3电化学生物传感器的分类电化学生物传感器主要有按生物识别元件和按信号输出方式两种基本分类方式。按生物识别元件不同可以分为：电化学酶生物传感器、电化学免疫生物传感器、电化学DNA生物传感器、电化学适体生物传感器及电化学细胞生物传感器等[22]。按信号输出方式不同可以分为电流型电化学生物传感器、电位型电化学生物传感器、电阻型电化学生物传感器及电容型电化学生物传感器等[23]。下面就根据生物识别元件不同的分类对电化学生物传感器进行详细的介绍。1.1.3.1电化学酶生物传感器电化学酶生物传感器是以酶作为生物识别元件的一类电化学生物传感器，又称为酶电极，是最早研制的一种生物传感器[24]。借助酶的高效催化性能和高度专一特性，催化被测底物发生化学反应，并利用电极作为换能器得到信号变化，最终实现对被测物的检测。根据酶电极的历史发展，大致可以将其分为第一代酶电极、第二代酶电极及第三代酶电极。第一代酶电极
西南大学博士学位论文4的改变识别抗体即可将原有的传感器用于各种生物分子的分析检测中，因此该方法有望在实际临床检测中推广使用。图1.3基于PbSCSs的电化学免疫传感器[27]。Fig.1.3SchematicillustrationofthePbSCSs-basedelectrochemicalimmunoassay[27].图1.4基于三重信号放大的电化学免疫生物传感器用于癌胚抗原超灵敏检测的原理图[28]。Fig.1.4Schematicrepresentationoftriplesignalamplification-basedultrasensitiveelectrochemicalimmunosensorforthedetectionofcarcinoembryonicantigen[28].1.1.3.3电化学DNA生物传感器电化学DNA生物传感器是以DNA分子作为生物识别元件，利用DNA分子与待测物间特异性相互作用对被测物进行定量检测的一类传感器。DNA分子不仅可以通过碱基互补配对原则特异性识别DNA和RNA分子，还可以与其他很多物质发生特异性相互作用，如蛋白质、化合物、自由基及有机和无机离子等，因此以DNA作为识别元件的生物传感器可以用于多种物质的检测。此外，DNA生物传感器结合了电分析化学的高灵敏度和生物识别的高特异性，因此可以实现高灵敏和高选择性的检测。目前，该方法已被广泛地应用于各种物质的分析检测中[29-34]。如Farjami等[35]利用DNA分子作为识别元件对癌症标志物TP53基因进行检测。如图1.5所示，作者将一端标记有亚甲基蓝（MB）的发夹型结构的DNA探针固定于电极表面用于识别目标DNA。在没有目标DNA存在时，MB靠近电极表面，产生较
【参考文献】：
期刊论文
[1]酶基生物传感器在快速检测中的研究进展[J]. 曹强,肖雨诗,孟庆一,徐志远,刘欢,李晋成,吴立冬. 食品安全质量检测学报. 2019(20)
[2]生物传感器的研究进展综述[J]. 潘宇祥. 生物技术世界. 2014(03)
[3]生物传感器的进展综述[J]. 李静. 科教文汇(上旬刊). 2007(08)
[4]生物传感器的研究进展综述[J]. 陈玲. 传感器与微系统. 2006(09)
[5]综述生物传感器及发展研究前景[J]. 陈绚,杨安. 南昌高专学报. 2005(01)
[6]生物传感器及其在环境分析中的应用[J]. 李真,戴媛静,陈曦. 福建分析测试. 2001(03)
[7]生物传感器研究近况与前景[J]. 刘志华,文孟良,王昌益. 云南化工. 1998(01)
博士论文
[1]电化学生物传感器在POCT中的应用研究[D]. 邓王平.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016
硕士论文
[1]电化学生物传感技术用于单碱基突变与蛋白质的检测[D]. 路义霞.湖南大学 2010
[2]新型生物传感技术用于核酸和蛋白质的检测[D]. 王海波.湖南大学 2009
本文编号：3505446
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物传感器工作原理的示意图
西南大学博士学位论文21.1.2电化学生物传感器的工作原理电化学生物传感器是指能将生物识别信号转换为电化学信号的一种装置[21]。其检测原理如图1.2所示，将对目标被测物敏感的生物识别元件固定到电极表面，利用生物分子间的特异性识别作用对目标物进行识别，并通过电极将被测物的浓度等信息转换为电流、电阻、电位或电容等可检测的物理信号，通过数据处理，最终在计算机里输出，从而实现对被测物定性或定量的分析。电化学生物传感技术的迅猛发展极大地推动了生命科学的进步，并为食品分析、环境监测、临床诊断等开辟了新的道路。目前已成功商业化的电化学生物传感器有血糖仪、pH电极等。图1.2电化学生物传感器工作原理的示意图。Fig.1.2Schematicoftheprincipleforelectrochemicalbiosensors.1.1.3电化学生物传感器的分类电化学生物传感器主要有按生物识别元件和按信号输出方式两种基本分类方式。按生物识别元件不同可以分为：电化学酶生物传感器、电化学免疫生物传感器、电化学DNA生物传感器、电化学适体生物传感器及电化学细胞生物传感器等[22]。按信号输出方式不同可以分为电流型电化学生物传感器、电位型电化学生物传感器、电阻型电化学生物传感器及电容型电化学生物传感器等[23]。下面就根据生物识别元件不同的分类对电化学生物传感器进行详细的介绍。1.1.3.1电化学酶生物传感器电化学酶生物传感器是以酶作为生物识别元件的一类电化学生物传感器，又称为酶电极，是最早研制的一种生物传感器[24]。借助酶的高效催化性能和高度专一特性，催化被测底物发生化学反应，并利用电极作为换能器得到信号变化，最终实现对被测物的检测。根据酶电极的历史发展，大致可以将其分为第一代酶电极、第二代酶电极及第三代酶电极。第一代酶电极
西南大学博士学位论文4的改变识别抗体即可将原有的传感器用于各种生物分子的分析检测中，因此该方法有望在实际临床检测中推广使用。图1.3基于PbSCSs的电化学免疫传感器[27]。Fig.1.3SchematicillustrationofthePbSCSs-basedelectrochemicalimmunoassay[27].图1.4基于三重信号放大的电化学免疫生物传感器用于癌胚抗原超灵敏检测的原理图[28]。Fig.1.4Schematicrepresentationoftriplesignalamplification-basedultrasensitiveelectrochemicalimmunosensorforthedetectionofcarcinoembryonicantigen[28].1.1.3.3电化学DNA生物传感器电化学DNA生物传感器是以DNA分子作为生物识别元件，利用DNA分子与待测物间特异性相互作用对被测物进行定量检测的一类传感器。DNA分子不仅可以通过碱基互补配对原则特异性识别DNA和RNA分子，还可以与其他很多物质发生特异性相互作用，如蛋白质、化合物、自由基及有机和无机离子等，因此以DNA作为识别元件的生物传感器可以用于多种物质的检测。此外，DNA生物传感器结合了电分析化学的高灵敏度和生物识别的高特异性，因此可以实现高灵敏和高选择性的检测。目前，该方法已被广泛地应用于各种物质的分析检测中[29-34]。如Farjami等[35]利用DNA分子作为识别元件对癌症标志物TP53基因进行检测。如图1.5所示，作者将一端标记有亚甲基蓝（MB）的发夹型结构的DNA探针固定于电极表面用于识别目标DNA。在没有目标DNA存在时，MB靠近电极表面，产生较
【参考文献】：
期刊论文
[1]酶基生物传感器在快速检测中的研究进展[J]. 曹强,肖雨诗,孟庆一,徐志远,刘欢,李晋成,吴立冬. 食品安全质量检测学报. 2019(20)
[2]生物传感器的研究进展综述[J]. 潘宇祥. 生物技术世界. 2014(03)
[3]生物传感器的进展综述[J]. 李静. 科教文汇(上旬刊). 2007(08)
[4]生物传感器的研究进展综述[J]. 陈玲. 传感器与微系统. 2006(09)
[5]综述生物传感器及发展研究前景[J]. 陈绚,杨安. 南昌高专学报. 2005(01)
[6]生物传感器及其在环境分析中的应用[J]. 李真,戴媛静,陈曦. 福建分析测试. 2001(03)
[7]生物传感器研究近况与前景[J]. 刘志华,文孟良,王昌益. 云南化工. 1998(01)
博士论文
[1]电化学生物传感器在POCT中的应用研究[D]. 邓王平.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016
硕士论文
[1]电化学生物传感技术用于单碱基突变与蛋白质的检测[D]. 路义霞.湖南大学 2010
[2]新型生物传感技术用于核酸和蛋白质的检测[D]. 王海波.湖南大学 2009
本文编号：3505446
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