新型靶向分子材料的电化学细胞传感器及其应用

发布时间：2017-09-28 10:26

  本文关键词：新型靶向分子材料的电化学细胞传感器及其应用

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【摘要】：新型靶向(荧光)分子材料的电化学生物传感研究在电催化、分析检测、生物医学等领域显示出广阔的应用前景。电化学生物传感器在快速检测、提高灵敏度和选择性、仪器小型化等方面具备显著的优势,通过与有机靶向配体的结合,建立性能良好的生物分析检测新途径。合成的分子靶向探针作为电化学传感平台,不仅可以将有机小分子本身的独特性质引入电极界面,同时制备的荧光探针光稳定性好、细胞扰动性小,利于细胞在电极表面保持原有的活性。靶向荧光探针在电极表面直接进行及时跟踪,从而提高电化学分析性能和可视化研究。本论文研究的课题适合应用于医学少量肿瘤细胞的检测。对肿瘤细胞可以早期检测和揭示肿瘤信息,将电化学技术和光学技术相融合,随着生命科学的快速发展,研究出快速、高灵敏、低成本、可视化的检测方法成为实际工作的需要,新型电化学生物传感器的开发及其在生物医学上的应用是非常具有临床价值的。本论文致力于探索分子靶向配体和靶向荧光探针的生物传感应用,主要研究工作如下:1、基于VTA2(As C8H10NS2)靶向配体对肿瘤细胞上相邻巯基蛋白(VDPs)特异性识别的电化学细胞传感器,实现了对VDPs高表达的人早幼粒白血病HL-60细胞的定量检测。首先,通过重氮化反应机理在ITO电极表面通过重氮盐形成对苯二胺层,三维碳纳米管(3D-MWCNTs)结构通过形成酰胺键作用固定在ITO表面,增大了电极比表面积,加速了电极表面的电子传递速率,为交联靶向分子VTA2提供了一个稳定的多功能基底。通过电化学交流阻抗测试,所制备的细胞传感器对HL-60细胞的检测范围为2.7×102 to 2.7×107 cells m L-1,检测限为90 cells m L-1。该新型细胞传感器有望在癌症早期诊断、可视化治疗和细胞吸附研究等生物医学领域有着良好应用前景。2、基于肿瘤细胞表面CD44蛋白的高表达,透明质酸与CD44蛋白特异性结合的特点,本研究合成荧光靶向探针BIO,对肿瘤细胞膜上的CD44蛋白进行靶向识别;利用计时库仑法实现传感器对肿瘤细胞的定性和定量检测,通过显微镜技术直接观测捕获肿瘤细胞的状态。采用MWCNTs三维结构作为传感界面,通过共价交联透明质酸分子(HA),实现了对CD44蛋白高表达的子宫颈癌Hela细胞的高灵敏定量检测;同时,BIO作为靶向荧光探针,通过荧光信号强度和荧光显微镜技术实现了对检测物的可视化研究和双重信号检测。HA为具有较高临床价值的生化药物,具有较好的生物相容性,并且能够特异靶向识别肿瘤细胞上CD44蛋白,且能够维持所固定免疫原的生物活性及稳定性。该免疫传感器对Hela的检测范围为2.1×102 to 2.1×107 cells m L-1,检测限为70 cells m L-1,并显示出对其他肿瘤细胞识别的高特异性和良好的重现性。该细胞传感技术显示了对CD44高表达肿瘤细胞的高特异性俘获能力,良好的检测准确性、重现性及稳定性,为低浓度肿瘤细胞的早期检测提供了一种极具潜力的新技术。
【关键词】：电化学细胞传感器 3D-MWCNTs结构 相邻巯基蛋白 CD44蛋白 ITO 荧光探针
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08;TP212
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 前言11-24
• 1.1 荧光探针技术概述11-13
• 1.2 电分析化学与生物传感技术13-15
• 1.3 生物传感器简介15-18
• 1.3.1 生物传感技术的原理15-16
• 1.3.2 生物传感器研究领域16-17
• 1.3.3 电化学生物传感器的分类17-18
• 1.4 细胞电化学与细胞传感器18-21
• 1.5 本论文的研究目的和研究内容21-22
• 参考文献22-24
• 第二章 基于靶向配体VTA2的电化学细胞传感器24-38
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-28
• 2.2.1 试剂25
• 2.2.2 仪器与方法25-26
• 2.2.3 对苯二胺/ITO电极的制备26
• 2.2.4 3D-MWCNTs@VTA2修饰电极的制备26
• 2.2.5 细胞培养及细胞悬液的制备26-28
• 2.3 结果与讨论28-35
• 2.3.1 3D-MWCNTs@VTA2结构的表征28-29
• 2.3.2 肿瘤细胞在 3D-MWCNTs@VTA2界面的电化学行为研究29-30
• 2.3.3 VTA2靶向配体的选择性和捕获能力的电化学表征30-31
• 2.3.4 细胞传感器制备过程中条件优化31-32
• 2.3.5 3D-MWCNTs@VTA2传感器对肿瘤细胞HL-60细胞的定量检测32-34
• 2.3.6 3D-MWCNTs@VTA2传感器的特异性检测34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 参考文献36-38
• 第三章 基于荧光靶向双功能探针BIO的细胞传感器及其应用38-53
• 3.1 引言38-40
• 3.2 实验部分40-43
• 3.2.1 试剂40-41
• 3.2.2 仪器与方法41
• 3.2.3 荧光探针BIO的合成41-42
• 3.2.4 细胞传感器的构建42
• 3.2.5 人宫颈癌细胞的培养及电极孵育42-43
• 3.3 结果与讨论43-49
• 3.3.1 HA功能化和HA@MWCNTs三维传感层的表征43-44
• 3.3.2 电化学方法监测MWCNTs-HA/ITO传感器的层层组装过程44-45
• 3.3.3 细胞传感器的制备免条件优化45-46
• 3.3.4 基于HA@3D-MWCNTs修饰的细胞传感器对Hela细胞的定量检测46-47
• 3.3.5 3D-MWCNTs@HA传感器对Hela细胞的定量检测47-48
• 3.3.6 3D-MWCNTs@HA细胞传感器的特异性研究48-49
• 3.4 本章小结49-51
• 参考文献51-53
• 研究成果53-54
• 致谢54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王辉;汪甜;叶燕霞;张亚兴;杨培慧;蔡怀鸿;蔡继业;;基于聚苯胺纳米纤维复合膜界面构建电化学细胞传感器及其对癌细胞的识别检测[J];分析化学;2012年02期

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本文编号：935333