基于双通道探针式81°倾斜光纤光栅的甲胎蛋白免疫检测

提出了一种双通道探针式81°倾斜光纤光栅(81°TFG)传感器,并将其用于甲胎蛋白(AFP)的免疫检测研究。首先,在81°TFG端面镀银膜形成反射式81°TFG,构建由2×2耦合器和两支81°TFG探针组成的双通道传感器。然后,在栅区表面修饰大尺寸AuNs粒子和GO,并以AFP单克隆抗体为特异性识别单元修饰栅区表面,实现基于双通道探针式81°TFG局域表面等离子体共振(LSPR)的AFP免疫传感器。最后,在复杂血清环境下完成免疫检测实验,结果表明,该传感器对AFP抗原质量浓度的检测极限在1～10 pg/mL之间,检测的饱和点约为200 ng/mL,灵敏度约为0.155 nm/log(pg/mL),对肝癌患者的血清具有良好的特异性响应。相比单通道透射式81°TFG传感器,该传感器能实现对目标分子阳性和阴性样本的同时对照检测,从而增强临床检测应用中的可靠性,且操作更简便、应用潜力更大。     

氧化石墨烯修饰腐蚀型长周期光纤光栅的禽流感病毒免疫传感器

提出了一种使用基于氧化石墨烯修饰包层腐蚀型长周期光纤光栅应用于检测禽流感病毒的免疫传感器.氧化石墨烯通过氢键结合在包层腐蚀型长周期光纤光栅表面上,并通过共价键将禽流感病毒单克隆抗体与氧化石墨烯表面的羧基相结合.利用氧化石墨烯上吸附的禽流感病毒单克隆抗体与禽流感病毒抗原的特异性结合引起的长周期光纤光栅谐振波长变化进行检测.结果表明,该氧化石墨烯修饰包层腐蚀型长周期光纤光栅免疫传感器对禽流感病毒的检测极限为40 ng/mL,传感器的解离常数为~1.6×10^-7 mol/L,检测范围为40 ng/mL^200μg/mL.通过对禽流感病毒空白尿囊液、禽流感病毒尿囊液和新城疫病毒尿囊液进行检测,表明免疫传感器具有良好的特异性和临床性.该免疫传感器具有应用于禽流感病毒的快速和早期诊断的可能.     

地表水微囊藻毒素的表面等离波子共振免疫检测方法研究

结合表面等离波子共振(SPR)技术与免疫检测技术,研究和建立了一种响应速度快、免标记、低成本的地表水微囊藻毒素(MC-LR)检测方法。基于SpreetaTM传感器构建了小型SPR免疫检测系统,采用共价偶联方法在传感器金膜表面修饰MC-LR-BSA抗原为生物敏感膜;开展了MC-LR的SPR免疫检测方法实验研究,结果表明该方法的相对标准偏差为1.0%(n=6),定量范围为2～32ng/mL,检测限为0.63ng/mL,半抑制浓度CI50为10.7ng/mL,空白加标回收率和样品加标回收率在90%～113%之间。实样检测实验中,管道末梢饮用自来水水样未能检测出MC-LR,而某湖水水样中MC-LR的质量浓度为2.46ng/mL。实验研究与结果表明,MC-LR的SPR免疫检测方法可以满足世界卫生组织(WHO)对于饮用水中MC-LR最低含量检测的需求。     

基于近红外上转换纳米探针的固相免疫检测研究

以氯化物为原料通过溶剂热法合成了尺寸均匀的NaYF_4∶Yb~(3+),Tm~(3+)上转换纳米粒子(UCNPs),利用聚丙烯酸(PAA)取代UCNPs表面的油酸配体,引入羧基和人IgG的氨基共价结合(H端),再用蛋白G(protein G)作"桥"将兔抗羊IgG(r-a-g IgG)修饰在硅片表面(R端),以消除由于硅片"刚性"表面与r-a-g IgG分子直接偶联而导致其结构或构象的变化,从而实现硅片表面与r-a-g IgG的"柔性"生物偶联。利用抗原抗体的特异性免疫反应,将H端和R端通过羊抗人IgG(g-a-h IgG)结合,建立了简单高效和快速灵敏检测溶液中g-a-h IgG的新型免疫分析方法。实验结果表明:g-a-h IgG在5~400 nmol/L浓度范围内与上转换荧光强度具有良好的线性关系,该传感器检测限为1.82 nmol/L,并表现出优秀的检测特异性。本项研究为临床各种重大疾病的免疫分析诊断提供了一种宽线性范围和高特异性的新型免疫方法和平台。     

基于金/银纳米三明治结构SERS特性的超灵敏前列腺特异性抗原检测

基于金/银纳米三明治结构的表面增强拉曼散射(SERS)特性, 实现了前列腺特异性抗原(PSA)高灵敏度免疫检测, 检测结果具有特异性。采用化学还原法制备金、银纳米粒子, 用4-巯基苯甲酸(4-MBA)及前列腺特异性抗体(Anti-PSA)链接金、银纳米粒子制备免疫探针, 在硅片表面原位生长金、银纳米粒子并链接Anti-PSA制备得到免疫基底。将免疫探针、免疫基底以及PSA组成三明治结构, 进行基于SERS特性的免疫检测。实验结果表明, 纳米银免疫探针与纳米银免疫基底组成的三明治结构具有最佳的检测效果, PSA的检测灵敏度低至1.8fg/mL(3.490吆^-18mol/L), 可应用于前列腺癌症的早期检测与诊断。     

氧化石墨烯集成腐蚀型81°倾斜光栅生物传感器

为了改善普通81°倾斜光纤光栅在生化检测中灵敏度低、检测极限不理想等问题,提出一种基于氧化石墨烯修饰腐蚀型81°倾斜光纤光栅的牛血清蛋白生物传感器,分析了该传感器的原理与传感特性。使用氢氟酸溶液腐蚀减小光栅直径,提高其对折射率的灵敏度,并用氧化石墨烯修饰光栅,然后将牛血清蛋白单克隆抗体固定于光栅表面,用于对牛血清蛋白的特异性检测。实验结果表明,氧化石墨烯集成腐蚀型81°倾斜光纤光栅生物传感器对牛血清蛋白的检测范围为0.15～15nmol/L,检测极限为～0.165nmol/L,其线性响应区域的灵敏度为～182pm/(nmol·L~(-1)),传感器的检测范围较氧化石墨烯集成标准直径81°倾斜光纤光栅有所降低,但其灵敏度提高了5.3倍,且检测极限有较大的改善。     

基于硫醇耦合蛋白绑定方法的表面等离子共振谱葡萄糖检测技术研究

使用表面等离子共振谱(surface plasmon resonance,SPR)检测葡萄糖浓度,引入D-半乳糖/D-葡萄糖结合蛋白(D-galactose/D-glucose binding protein,GGBP),该蛋白能够选择性吸附葡萄糖分子,实现特异性、高分辨率地检测葡萄糖分子的浓度。研究了在SPR传感器表面利用硫醇耦合绑定蛋白的方法,成功在SPR传感器表面绑定了GGBP蛋白并对不同浓度的葡萄糖进行了测量实验。实验结果显示,当葡萄糖浓度为0.1~10mg·dL-1时,采用硫醇耦合方法修饰蛋白的传感器具有良好的线性,同时也具有很好的重复性和稳定性,在SPR传感器表面绑定GGBP蛋白满足了组织液中低浓度葡萄糖检测的需求。     

基于上转换发光技术的生物传感器及其应用

为实现对特定生物分子的高灵敏度快速检测与分析。采用上转换发光材料作为标记物,研制成功一台基于上转换发光技术的新型光学免疫生物传感器。该传感器利用上转换发光材料在红外光激发下发射可见磷光的特性,通过对免疫层析试纸条上经生物反应而结合上去的上转换发光材料颗粒的含量进行检测,计算出被测样品中特定生物分子的浓度。实验结果表明,该传感器具有较好的生物特异性,对兔抗鼠疫免疫球蛋白(IgG)标准样品的检测灵敏度达到ng／ml量级,并在200～6000ng／ml浓度范围内具有良好的线性响应特性,相关系数R^2≥0．95;对鼠疫耶尔森氏菌抗体的敏感性明显高于间接血凝实验,且与免疫印迹检测实验结果具有较好的一致性。该传感器具有稳定、可靠、灵敏的工作性能,符合实际检测与分析的要求。     

基于HRP直接标记的流感病毒H1N1光化学免疫传感器

构建了一种新型、灵敏的流感病毒H1N1光化学免疫传感器,该免疫传感器利用甲型流感病毒H1N1表面HA(血球凝集素)蛋白有效吸附糖蛋白的特性,选取性质活泼的糖蛋白—辣根过氧化物酶(HRP)作为生物标记物直接标记在病毒抗原的表面,由于HRP能有效催化H2O2—OPDA(邻苯二胺)体系产生灵敏的显色反应,且反应产物具有良好荧光效应,从而可检测流感病毒H1N1。实验表明所构建的光化学免疫传感器对H2O2-OPDA体系表现出快速的颜色变化和荧光响应,对流感病毒H1N1检测的动态响应范围为0.000 1~0.5μg·mL-1,检测限达50pg·mL-1(3σ)。同时其他亚型病毒及干扰蛋白对该传感器的干扰较小,表现出良好的选择性,并将其应用于血清样品分析,添加回收率109.3%。结果证明HRP可作为一种直接标记物用于流感病毒H1N1的灵敏、便捷、实时监测,所构建的方法可为其他流感病毒及其他抗原的检测提供参考。     

基于双峰谐振长周期光纤光栅的H9N2亚型禽流感病毒传感器

H9N2亚型禽流感病毒（AIV）虽为低致病性AIV,但严重危害养禽业的健康发展和公共卫生系统。快速有效的检测方法有利于病毒的早期诊断、预防及控制。提出一种高特异性、低检测极限（LOD）的纳米二氧化钛（nano-TiO₂）粒子修饰双峰谐振长周期光纤光栅（DR-LPFG）的检测H9N2 AIV的光学生物传感器。利用改性nano-TiO₂粒子修饰DR-LPFG,再将抗H9N2单克隆抗体分子（anti-H9N2 MAbs）与TiO₂表面羧基以共价键结合,固定于光栅表面制得生物传感器。该传感器机理在于测量固定在DR-LPFG表面的anti-H9N2 MAbs与H9N2 AIV抗原的特异性结合引起光栅双峰谐振波长间距（Δλ）的变化。实验结果表明:在折射率为1.3320～1.3760时,nano-TiO₂修饰DR-LPFG的Δλ灵敏度为～1063.44 nm/RIU（RIU为折射率单位）。该生物传感器对H9N2 AIV的LOD为～2.7 ng/mL,相较采用Eudragit L100共聚物修饰DR-LPFG的生物...     

基于InP@ZnS QDs/Dured纳米荧光探针的DNA检测

利用巯基丙酸包覆的In P@Zn S量子点(QDs)与Dured构建了一种检测DNA的荧光探针。在该探针中,以环境友好型带负电的In P@Zn S量子点为荧光团,与带正电的Dured通过静电结合,构建了In P@Zn S QDs/Dured纳米荧光探针。通过荧光共振能量转移(FRET)机理,量子点荧光被猝灭;当DNA存在时,Dured与DNA的特异性结合使Dured从In P@Zn S QDs表面脱附,FRET过程被打断,In P@Zn S QDs荧光恢复,以荧光"关-开"方式检测DNA。该探针检测DNA的线性范围为2.0~275.0 ng·L-1,检测限为1.0 ng·L-1,并可用于模拟生物生理条件下的DNA检测。     

磁免疫和荧光免疫传感器的构建及其在检测甲胎蛋白中的应用

甲胎蛋白(AFP)是常见的肝癌肿瘤标志物,在早期诊断方面起到重要作用。分别设计构建了磁免疫和荧光免疫传感器并将其应用于AFP的定量检测。在磁免疫传感器中,采用免疫磁珠代替传统固相载体,实现了目标物的快速分离;利用标记抗体上的辣根过氧化物酶(HRP)催化底物显色,根据底物吸光度值的大小进行定量检测。构建的AFP检测方法的检出限为3.6 ng·mL-1,线性范围为10~80 ng·mL-1。在荧光免疫传感器中,将碲化镉量子点(CdTe QDs)的荧光作为信号输出,并通过同时将多个CdTe QDs连接在纳米硅球表面实现信号放大,通过测量量子点荧光强度实现定量检测。该方法AFP检出限为4.2 ng·mL-1,线性范围为5~150 ng·mL-1。所设计的两种传感器均具有特异性强、灵敏度高的特点,为AFP的检测提供了新的思路和方法。     

湿法消解-原子荧光光谱法测定人参皂苷中的重金属元素

采用原子荧光光谱法对由人参根、茎、花提取的人参皂苷进行重金属含量的测定,为生产厂家提供科学数据。结果表明As、Hg、Se、Cd元素分别在0—0.10μg/mL、0—1.0ng/mL、0—10ng/mL、0—1.0ng/mL范围呈良好的线性关系,检出限分别为0.17ng/mL、0.10ng/L、0.011ng/mL、0.61ng/L。此法操作简便,灵敏度高,测定结果令人满意。     

基于氧化石墨烯荧光适体传感器的多巴胺检测

以修饰有荧光基团(FAM)的多巴胺核酸适体作为识别元件,氧化石墨烯为猝灭剂,构建了光学适体传感器用于检测多巴胺。通过π-π堆积作用力,氧化石墨烯以共振方式把核酸适体上FAM能量转移到其表面,荧光信号消失;加入多巴胺后荧光恢复,荧光强度恢复的大小与多巴胺浓度呈正相关关系。实验优化结果表明,在反应时间5 min和10μg/mL氧化石墨烯条件下,氧化石墨烯可以达到对FAM的最高猝灭效率;25min孵育后,多巴胺恢复荧光强度达到稳定;传感器线性检测范围为1~500μmol/L,检测限达到1μmol/L。所制备传感器具有检测范围宽、检测速度快、特异性强以及检测成本低等优点。     

基于表面等离子体共振和定向耦合的光子晶体光纤传感器

设计了一种具有较大动态检测范围的新型光子晶体光纤折射率传感器。光子晶体光纤中一个空气孔镀上金纳米薄膜作为表面等离子体共振传感通道用来检测低于石英基底材料的液体折射率,一个空气孔填充待测液体作为定向耦合器通道用于检测高于石英基底材料的折射率。该传感器可以实现折射率为1.32~1.52范围内的检测,且具有较高的传感灵敏度。在各向异性的完美匹配层(PML)下利用全矢量有限元法(FEM)对该传感器特性进行了数值研究,结果表明:在1.32~1.44和1.46~1.52的折射率范围该折射率传感器灵敏度最高分别可达13500 nm/RIU和28700 nm/RIU,RIU为折射率单位。     

抗-转铁蛋白-纳米金探针的制备及对转铁蛋白免疫识别的光谱分析

利用碳二亚胺(EDC)将抗-转铁蛋白化学偶联到已修饰了半胱胺的纳米金表面,制备了抗-转铁蛋白-纳米金免疫探针,应用共振瑞利散射光谱,紫外-可见吸收光谱,透射电镜和激光散射等方法对其进行了表征。所制备的纳米探针具有良好的免疫活性。由于抗-转铁蛋白对转铁蛋白抗原具有特异性识别能力,借助免疫纳米探针在470 nm处共振瑞利散射信号的放大作用,对转铁蛋白抗原进行特异性识别及免疫分析。转铁蛋白浓度在0.85～33.9×10-10mol·L-1范围内,470 nm处共振瑞利散射相对强度与转铁蛋白浓度呈良好的线性关系,检测下限为8.5×10-11mol·L-1。     

载脂蛋白免疫复合物微粒的共振散射光谱研究及分析应用

在pH 6.8的Na₂HPO₄-NaH₂PO₄缓冲溶液中和聚乙二醇存在下,载脂蛋白A1(APOA1)、载脂蛋白B(APOB)与相应的抗体发生特异性结合,分别形成粒径约为180,140 nm的抗体抗原免疫复合物微粒,导致体系在340,470 nm处的共振散射峰增强。分别研究了pH、抗血清、聚乙二醇浓度、温育时间和共存物质的影响。在最佳条件下,APOA1浓度在8.4～430.0 ng·mL-1, APOB浓度在14.8～590.0 ng·mL-1范围内与其共振散射强度成良好线性关系,方法的检出限分别为6.2和7.0 ng·mL-1,用于定量分析血清中的APOA1与APOB, 获得满意结果。     

基于金纳米棒放大的高灵敏度纳米光纤生化传感器

为满足生物医学领域对传感器灵敏度和特异性的要求,利用金纳米棒对纳米光纤消逝场强的消光作用,提出基于金纳米棒标记放大的锥形光纤生化传感器。通过理论计算金纳米棒对光纤传输特性的影响,设计实验证明纳米光纤具有对单个金纳米棒的响应能力。采用双抗夹心法对PBS溶液中的羊IgG检测,检测下限可达0.02ng/mL,证实此种传感器具有极高的灵敏度和特异性。提出的纳米光纤生化传感器结构简单、响应迅速、成本低廉,在医学临床诊断、食品安全检测、环境监测领域具有重要的实用价值。     

上转换磷光生物传感器信号处理算法

为了提高上转换磷光生物传感器的工作效率和自动化程度,将互相关滤波技术用于对传感器采集到的信号进行预处理,基于预处理后的信号特征提出了一种简单有效的自适应边界提取算法.该算法可对免疫层析试纸条功能带(包括检测带T和质控带C)的边界线进行自动定位,并根据这些边界线计算出检测结果.实验结果表明:该算法在多种测试条件下对0～450ng/ml系列浓度标准样品进行检测,具有良好的稳定性和可靠性;且结果的重复性远优于10%,满足生物医学检测的要求.     

基于信号增强的电化学发光适配体传感器检测三磷酸腺苷

基于三磷酸腺苷(ATP)适配体与ATP分子作用后可以显著增强电化学发光信号的性能,研究了一种用于ATP含量检测的电化学发光适配体(ECL-aptamer)传感器。通过电沉积方法获得纳米金电极。3′端标记联吡啶钌发光分子的探针DNA通过5′端修饰的巯基自组装到纳米金电极表面,然后与5′端标记二茂铁分子的ATP核酸适配体互补杂交,形成刚性线形的双链DNA,由此构建的传感器产生较弱的电化学发光(ECL)信号。该传感器在ATP溶液中孵化后,由于ATP分子与ATP适配体强的特异性结合,使得适配体分子与探针DNA分子解离,从电极表面脱落进入溶液,此时电极表面的探针DNA在强电解质溶液中可以形成发卡型的茎环结构,产生显著增强的ECL信号。ECL信号强度与ATP浓度的对数值呈线性关系,线性范围为10.0～1.0×10~5 pmol/L,相关系数r=0.995 9,检测限为5.0 pmol/L。该传感器的灵敏度与检测范围高于目前已报道的结果,显示出了ATP检测的应用潜力。