用于小分子和蛋白质检测的电化学生物传感器研究

论文摘要

电化学生物传感器具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、检测成本低、所需仪器简单、能在复杂体系中进行在线连续监测、易于实现微型化等优点，在化学、生物医学、环境监测、食品、医药和军事等领域有重要的应用价值。因此，本论文以赭曲霉素A、吲哚乙酸、TATA结合蛋白为检测对象，发展了一系列新型的电化学生物传感技术。具体内容包括：（1）研制了一种新型的超灵敏电化学免疫传感器用于农产品中常见的有毒污染物—赭曲霉素A（OTA）的检测【第2章】。首先我们利用己二硫醇往金电极表面固定一层金纳米颗粒，这样赭曲霉素A-卵清蛋白（OTA-OVA）就可以有效的固定于纳米颗粒之上。样品中存在的OTA与固定化OTA偶联物竞争结合有限的OTA单克隆抗体，同时碱性磷酸酯酶（ALP）标记的二抗与OTA单抗选择性反应，使得固定到电极表面的酶分子数量与样品中OTA的浓度存在定量关系。当OTA浓度在10pg/mL-100ng/mL范围内时，氧化峰电流的大小与OTA浓度成反比，检测下限达8.2pg/mL。（2）开发了一种基于间接竞争免疫反应的电化学免疫传感器用于植物激素吲哚乙酸（IAA）的检测【第3章】。吲哚乙酸具有调节植物生长的作用，监控植物体内吲哚乙酸的量对于农学、园艺学研究有重要的意义。但是常用的如液相色谱、气相色谱、毛细管电泳等，都存在诸如仪器设备昂贵，样品处理过程复杂且耗时等缺点。本文通过利用固定化的IAA-BSA偶联物和样品中游离的IAA竞争结合有限的抗体来实现对IAA高灵敏的检测。该传感器线性范围较宽，能够有效的监控植物生长过程中吲哚乙酸的含量。（3）构建了一种基于电化学阻抗法检测人体内TATA结合蛋白（TBP）的简单、灵敏的生物传感器【第4章】。本文首先将能够特异性识别TBP的双链固定于金电极表面，经过封闭空余位点和清洗之后将TBP溶液滴入电极表面，则形成了特异性检测TBP的生物传感器。随着TBP浓度的增大，电子转移阻抗逐渐减小，在最佳条件下检测限可达4.2ng/ml。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电化学生物传感器的原理
• 1.2 电化学生物传感器的分类
• 1.2.1 电化学免疫传感器
• 1.2.2 电化学 DNA 传感器
• 1.2.3 电化学酶传感器
• 1.3 电极界面生物材料的固定化方法
• 1.3.1 吸附法
• 1.3.2 包埋法
• 1.3.3 共价键合法
• 1.3.4 化学交联法
• 1.3.5 电化学聚合法
• 1.3.6 聚电解质静电吸附组装技术
• 1.3.7 纳米材料固定化技术
• 1.4 小分子检测方法分类
• 1.4.1 理化检测法
• 1.4.2 核酸适体检测法
• 1.4.3 免疫法
• 1.5 本研究工作的构想
• 第2章 基于纳米金固定半抗原的新型电化学免疫传感器检测赭曲霉素 A
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 纳米金的制备
• 2.2.3 偶联物的制备
• 2.2.4 样品的制备
• 2.2.5 传感界面的构建
• 2.2.6 竞争免疫分析过程
• 2.2.7 竞争免疫分析的原理
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 免疫传感器的电化学特性
• 2.3.2 OTA-OVA 偶联物和鼠抗 OTA 用量的优化
• 2.3.3 电化学免疫传感器的分析性能
• 2.3.4 玉米样品中 OTA 回收率的测定
• 2.4 结论
• 第3章 基于间接竞争反应的电化学免疫传感器检测 3-吲哚乙酸
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 纳米金的制备
• 3.2.3 偶联物的制备
• 3.2.4 传感界面的构建
• 3.2.5 竞争免疫分析过程
• 3.2.6 竞争免疫分析的原理
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 免疫原的设计
• 3.3.2 免疫传感器的电化学特性
• 3.3.3 IAA-BSA 偶联物和鼠抗 IAA 用量的优化
• 3.3.4 电化学免疫传感器的分析性能
• 3.4 结论
• 第4章 基于电化学阻抗法的超灵敏生物传感器检测人体内 TATA 结合蛋白
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂和仪器
• 4.2.2 电极的处理
• 4.2.3 DNA 的杂交和组装
• 4.2.4 TBP 的检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 阻抗法直接检测 TBP 的设计原理和电化学特征
• 4.3.2 电极表面空余位点封闭条件的优化
• 4.3.3 TBP 和 TBP-DNA 结合的特异性
• 4.3.4 TBP 和 TBP-DNA 结合时间的优化
• 4.3.5 TBP 的浓度与阻抗变化量的关系
• 4.4 结论
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢