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基于纳米材料构建均相电化学生物传感器及疾病相关蛋白质的检测应用

2020-12-02阅读(511)

基于纳米材料构建均相电化学生物传感器及疾病相关蛋白质的检测应用

论文摘要

疾病相关蛋白质作为生物标志物对疾病的早期诊断与治疗具有重要意义,选择合适的检测手段实现对生物标志物的半定量/定量检测是临床研究的关键。生物传感器的出现为标志物的检测提供了快速,灵敏,高效的新手段。以核酸适体作为识别工具,构建均相生物传感器,通过电化学以及紫外的分析检测方法实现对目标物质的快速,灵敏检测,为疾病的早期诊断和治疗提供了新思路新方法。本文基于纳米材料构建均相生物传感器并将其用于分析检测疾病相关的蛋白质,主要研究内容如下:一、基于三明治结构的免标记均相电化学适体传感器用于检测凝血酶将凝血酶的两条适体链分别修饰在磁珠和HAP纳米颗粒的表面用作分离探针和信号探针,当目标物质凝血酶存在于溶液中时,适体特异性识别凝血酶,在均相溶液中形成三明治结构,借助磁分离技术,将信号探针引入检测体系,实现均相电化学传感。电极表面的均相反应降低了其表面的空间位阻,提高了实验精密度和灵敏度,实现了对目标物质凝血酶的高灵敏检测,此外该传感器还具有良好的选择性,能特异性识别目标物质。二、DNA协同酶促级联反应用于均相电化学生物检测基于酶促级联反应和双重信号放大策略构建用于检测凝血酶的均相电化学生物传感器。其中DNA不仅作为识别探针来特异性结合凝血酶,提高实验的选择性,而且作为信号来源协同酶促级联反应的产物共同与底物反应生成电活性物质。在该生物传感平台中,双重信号放大策略提高了对目标物质检测的灵敏度,检出限达0.26fM,实现了对凝血酶的快速,灵敏检测。三、结合比色与电化学策略的双通道均相适体传感器用于检测凝血酶基于比色与电化学分析检测方法构建双通道均相适体传感平台用于生物检测。选择凝血酶作为模板分子,借助磁分离技术将两种信号物质分离从而实现对凝血酶的紫外和电化学方法同时检测,两种方法相互印证,提高了检测的准确性和多样性,在一个实验体系中将光学与电学结合同时用于目标物质的检测为生物检测提供了新思路。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 引言
  •   1.1 生物传感器
  •     1.1.1 生物传感器的定义
  •     1.1.2 生物传感器的发展
  •     1.1.3 生物传感器的分类
  •   1.2 电化学生物传感器
  •     1.2.1 电化学生物传感器的电极材料
  •     1.2.2 电化学生物传感器的构建策略
  •     1.2.3 电化学生物传感器信号检测方法
  •     1.2.4 均相电化学生物传感器
  •   1.3 疾病相关的蛋白质
  •     1.3.1 疾病相关蛋白质简介
  •     1.3.2 疾病相关蛋白质检测面临的挑战
  •     1.3.3 凝血酶
  •   1.4 纳米材料
  •     1.4.1 石墨烯简介
  •     1.4.2 羟基磷灰石简介
  •   1.5 课题的意义及主要研究内容
  • 第二章 基于三明治结构的免标记均相电化学适体传感器用于检测凝血酶
  •   2.1 引言
  •   2.2 实验部分
  •     2.2.1 实验试剂
  •     2.2.2 主要仪器
  •     2.2.3 还原氧化石墨烯修饰玻碳电极（GCE）的制备
  •     2.2.4 DNA探针修饰磁性纳米颗粒的制备
  •     2.2.5 DNA探针修饰的羟基磷灰石纳米颗粒的制备
  •     2.2.6 制备电化学传感器
  •     2.2.7 电化学测量
  •   2.3 结果与讨论
  •     2.3.1 实验原理
  •     2.3.2 对纳米粒子,夹心复合物和电极表面进行表征
  •     2.3.3 传感器的电化学表征
  •     2.3.4 传感器的分析性能
  •     2.3.5 人血清样品中凝血酶的检测
  •   2.4 小结
  • 第三章 DNA协同酶促级联反应用于均相电化学生物检测
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验部分
  •     3.2.1 实验试剂
  •     3.2.2 主要仪器
  •     3.2.3 制备还原氧化石墨烯修饰GCE
  •     3.2.4 制备凝血酶适体修饰的磁性纳米颗粒
  •     3.2.5 制备碱性磷酸酶和互补探针修饰的金纳米颗粒复合物
  •     3.2.6 制备DNA协同酶促级联传感器
  •     3.2.7 电化学测量
  •   3.3 结果与讨论
  •     3.3.1 实验原理
  •     3.3.2 表征纳米颗粒,双链复合物
  •     3.3.3 传感器的电化学表征
  •     3.3.4 传感器的分析性能
  •     3.3.5 在人血清样品中检测凝血酶
  •   3.4 小结
  • 第四章 结合比色法和电化学策略的双通道均相适体传感器用于检测凝血酶
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验部分
  •     4.2.1 实验试剂
  •     4.2.2 主要仪器
  •     4.2.3 制备还原氧化石墨烯修饰GCE
  •     4.2.4 制备双链DNA探针修饰的磁性纳米颗粒
  •     4.2.5 制备DNA探针修饰的羟基磷灰石纳米颗粒
  •     4.2.6 制备双信号输出传感器
  •     4.2.7 电化学测量
  •     4.2.8 比色测量
  •     4.2.9 灵敏度,可重复性和实际样品测定
  •   4.3 结果与讨论
  •     4.3.1 实验原理
  •     4.3.2 表征纳米颗粒,三明治夹心型复合物
  •     4.3.3 电化学和比色方法表征传感器
  •     4.3.4 传感器的分析性能
  •     4.3.5 实际样品检测
  •   4.4 小结
  • 第五章 结论与展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间的研究成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张亚星

    导师: 夏建飞

    关键词: 均相传感器,凝血酶,生物传感,适体,纳米材料

    来源: 青岛大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,医药卫生科技

    专业: 生物学,化学,材料科学,生物医学工程

    单位: 青岛大学

    分类号: R318;O657.1;TB383.1

    DOI: 10.27262/d.cnki.gqdau.2019.002089

    总页数: 53

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