酶功能化纳米探针及其肿瘤标记物电化学免疫分析应用

发布时间：2017-05-12 07:18

  本文关键词：酶功能化纳米探针及其肿瘤标记物电化学免疫分析应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：肿瘤标志物的高灵敏免疫检测对于临床肿瘤早期诊断具有十分重要的意义。将基于纳米材料的高标记物负载能力与酶生物分子的催化作用发展起来的酶功能化纳米探针用于夹心免疫分析信号示踪,不仅可以大大提高免疫识别事件的信号响应,而且可以结合酶催化底物反应发展多种性能优良的信号转导方式,因而近年来在高灵敏免疫分析领域得到人们广泛关注。本文将基于氧化石墨烯、金纳米棒和多孔纳米球等纳米载体制备的各种酶功能化纳米探针与构建的电化学免疫传感器相结合,在肿瘤标志物高灵敏电化学免疫分析领域展开了以下几个方面的工作:1.基于酶功能化氧化石墨烯催化放大抑制二茂铁电化学信号的高灵敏免疫分析在基于壳聚糖-二茂铁(CS-Fc)修饰电极构建免疫传感器上,发展了一种基于纳米探针放大信号抑制作用的高灵敏电化学免疫分析方法。该纳米探针通过在氧化石墨烯上共价固定信号抗体和高含量辣根过氧化酶(HRP)制备而成。免疫传感器通过在CS-Fc修饰电极依次组装金纳米粒子(Au NPs)和捕获抗体制备而成。通过夹心免疫反应,定量捕获到免疫传感器上的纳米探针上负载的高含量HRP可以通过酶催化反应在电极表面催化沉积生成一层非导电不溶物。免疫传感器表面形成的非导电免疫复合物和酶催化生成的不溶物都可较好抑制传感器表面的二茂铁电化学信号。而且,纳米探针的多酶信号放大作用还可大大放大这种信号抑制作用。基于此信号放大抑制机制,成功建立了一种新型高灵敏电化学免疫分析方法。将癌胚胎抗原(CEA)作为模型分析物,该方法可在五个数量级线性范围内实现对CEA的高灵敏检测,检出限低至0.54 pg/mL。此外,该免疫传感器还具有较好的特异性,理想的重复性和稳定性,将其用于实际血清样品分析也表现出满意的可靠性。2.基于葡萄糖氧化酶功能化金纳米棒探针催化金溶出分析的高灵敏电化学免疫分析法在构建的芯片电化学免疫传感器上,结合制备的金纳米探针的酶催化金纳米粒子沉积和金纳米粒子的电化学溶出分析发展了一种新型高灵敏电化学免疫分析方法。该免疫传感器通过在碳纳米管(CNT)修饰丝网印刷电极上共价固定捕获抗体制备而成。金纳米探针通过在金纳米棒(Au NR)载体上负载信号抗体和高含量葡萄糖氧化酶(GOD)制备而成。夹心免疫反应之后,定量捕获到免疫传感器表面的酶功能化纳米探针可通过酶催化反应诱导沉积金纳米粒子。通过电极表面捕获的Au NR和酶催化沉积产生的Au NPs的电化学溶出分析,可得到灵敏的电化学信号以用于定量免疫分析。纳米探针上GOD的催化沉积Au NPs和基于CNTs修饰电极构建的传感界面上灵敏的电化学金溶出分析都使得传感器的电化学信号响应大大增强,从而使得该方法具有很高的灵敏度。将CEA作为模型分析物,该方法对其具有从0.01至100 ng/mL较宽线性范围和低至4.2 pg/mL的检出限等优良分析性能。此外,该传感器还具有较高的特异性和满意的重复性、稳定性和分析可靠性。其较正的检测电位范围可很好排除传统的溶解氧干扰。因此,该电化学芯片免疫传感方法具有很好的实用前景。3.葡萄糖氧化酶和二茂铁双功能化多孔金纳米探针的酶催化信号示踪用于肿瘤标志物高灵敏电化学测定将合成的多孔金纳米球(pAu NS)用来负载高含量葡萄糖氧化酶(GOD)和二茂铁(Fc)后成功制备成一种新型金纳米探针。在基于金电极构建的核酸适配体传感器上进行CEA肿瘤标志物的特异性识别后,进一步将制备的该葡萄糖氧化酶和二茂铁双功能化多孔金纳米探针用于夹心免疫反应和信号示踪。定量捕获到电极表面的多孔金纳米探针可通过二茂铁电子媒介体作用下的GOD酶催化反应,产生与蛋白质生物识别事件相对应的灵敏的电化学信号响应,从而用于发展一种可用于CEA检测的生物传感新方法。pAu NS上高含量负载的GOD分子和Fc媒介体以及纳米探针的酶催化反应都可大大增强传感器的电化学信号响应。同时,该酶功能化纳米探针上固定的Fc媒介体和适配体的高特异性识别能力还极大降低了背景电流,因而使得该方法具有很高的灵敏度。在优化条件下,该方法对CEA检测具有包括宽至5个数量级浓度的线性范围和低至0.45 pg/mL的检出限的优良分析性能。因此,基于pAu NS制备的该纳米探针和发展的免疫分析方法在实际应用中具有很好的发展前景。
【关键词】：生物传感器 纳米探针 酶 电化学免疫分析 肿瘤标志物
【学位授予单位】：湖北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R730.43;O657.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 肿瘤标志物及其临床诊断应用11
• 1.2 免疫分析及免疫传感器11-13
• 1.3 电化学免疫传感器及其纳米探针信号放大13-17
• 1.4 本文的选题思想和主要内容17-19
• 第二章 基于酶功能化氧化石墨烯催化放大抑制二茂铁电化学信号的高灵敏免疫分析19-30
• 2.1 前言19-20
• 2.2 实验部分20-22
• 2.3 结果与讨论22-29
• 2.4 结论29-30
• 第三章 基于葡萄糖氧化酶功能化金纳米棒探针催化金溶出分析的高灵敏电化学免疫分析方法30-40
• 3.1 前言30-32
• 3.2 实验部分32-33
• 3.3 结果与讨论33-39
• 3.4 结论39-40
• 第四章 葡萄糖氧化酶和二茂铁双功能化多孔金纳米探针的酶催化信号示踪用于肿瘤标志物高灵敏电化学测定40-52
• 4.1 前言40-41
• 4.2 实验部分41-43
• 4.3 结果与讨论43-51
• 4.4 结论51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-63
• 附录：硕士研究生期间发表的论文目录63

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本文编号：359167