三维有序石墨烯掺杂纳米二氧化钛酶生物传感器

采用模板法在氧化铟锡电极上制备了三维有序多孔结构的石墨烯掺杂纳米二氧化钛修饰电极,并在此修饰电极上成功固定了过氧化氢酶,从而构建了一种新型的H2O2生物传感器。 通过循环伏安、交流阻抗及计时电流等方法研究了该修饰电极的电化学特性,实验结果表明,该修饰电极对H2O2有良好的电催化作用,对H2O2的检测线性范围为3.0×10-6~3.6×10-3 mol/L,检测限为4.2×10-7 mol/L(S/N=3);且传感器响应迅速、灵敏度高、重现性和稳定性好。     

基于共面薄膜金电极的三磷酸腺苷适体传感器

为了检测三磷酸腺苷(ATP)的浓度,利用微系统(MEMS)技术小批量加工薄膜金电极,采用自组装法将巯基修饰的三磷酸腺苷适体固定到金电极表面,以三磷酸腺苷适体作为识别元件,构建了一种基于共面薄膜金电极的三磷酸腺苷适体传感器。依据核酸磷酸骨架荷负电特性静电排斥[Fe(CN)6]3!/4!所引起的阻抗变化实现对ATP浓度的检测。首先采用电化学阻抗谱法研究了裸金电极及ATP加入前后、6-巯基己醇封闭电极前后以及不同自组装时间(3,8,15,24和30 h)条件下,电极在电化学阻抗溶液中阻抗值变化。然后研究了不同浓度ATP适体传感器的电化学阻抗谱以及适体传感器的线性度和重复性。结果表明,在自组装时间为24 h,使用6-巯基己醇封闭金电极的条件下,此传感器线性测量范围可达到1~500 nmol/L,检出限为1 nmol/L,线性相关系数为0.9842。此传感器制作简单,检出限低且重复性好。     

基于空间阻滞的新型高灵敏电化学传感器检测三磷酸腺苷的研究

构建了检测ATP的新型高灵敏电化学传感器,采用扫描电镜、荧光显微镜成像技术、微分脉冲伏安法及电化学阻抗法进行表征。传感器以硅纳米颗粒通过多段DNA链与氧化铝纳米孔膜形成的三明治结构阻碍离子传导,ATP存在下,传感器中的三明治结构被破坏,使离子通道顺畅,通过检测其电流变化值达到检测目标物ATP的目的。硅纳米颗粒的应用提高了检测灵敏度,降低了背景信号;而且仅需极少量的样品即可实现对ATP的检测。结果表明,此传感器对ATP检测的线性范围为0.025~0.900 nmol/L,检出限为13 pmol/L(S/N=3)。当样品中有100倍目标物浓度的共存物质存在时,传感器仍显示出对ATP的高特异性。此传感器构建简单,再生性好,可实现对小鼠血液中痕量ATP的检测,有望应用于临床医学检测、医药工业和环境检测等领域。     

基于叉指阵列微电极的阻抗免疫传感器研究进展

叉指阵列微电极(Interdigitated array microelectrodes,IDAM)具有检出限低、灵敏度高和信噪比好等优点,近年来在分析化学领域引起了极大的关注.阻抗免疫传感器将IDAM与免疫测定技术相结合,通过抗原抗体的特异性反应引起IDAM之间介质的阻抗变化实现对目标物的检测.本文分析了 IDAM的...     

基于微机械电子系统的电化学电极阵列的研制

为了克服传统电化学电极反应液需要量较大、预处理繁琐和耗时的不足,本研究通过腐蚀、键合、光刻、氧化、扩散和溅射等工艺在75 mm×25 mm光学玻片上制备了基于微机械电子系统的电化学电极阵列。该电极阵列含有16个电极单元,每个单元之间的差异性≤3.7%;电极表面Rct=28Ω,预处理时间1 min;反应液量1～50μL。用此电极阵列构建的生物传感器实现了对大肠杆菌特异性靶分子序列的检测,检测下限达到1×10-8mol/L。结果表明,此电化学电极阵列能满足多通道微量检测的需求,在其表面可方便地进行生物功能化修饰,应用范围广,实用性强。     

基于介电泳诱捕与阻抗测量的三维网格型生物传感器的研究

微粒分离与检测的集成,一直是微全分析系统亟待解决的难题.结合介电泳与生物阻抗谱测量,设计了一种三维介电泳芯片.以SU8胶为材料的绝缘夹层以及其上方和下方网格状交叉的电极阵列,构成了芯片的关键区域,且在SU8绝缘夹层中利用光刻技术形成了圆柱状小势阱.三维的网格状阵列结构及具有束缚电场功能的SU8电介质,共同形成了其独特的...     

基于三维有序金掺杂纳米二氧化钛的DNA生物传感器研究

用模板法在氧化铟锡(ITO)电极上制备具有三维有序多孔结构的金掺杂纳米二氧化钛修饰电极(3DOM GTD/ITO),扫描电镜(SEM)结果表明,制备的修饰电极三维结构规整有序、孔径均一。将标记有二茂铁(Fc)的DNA探针修饰到3DOM GTD/ITO电极上构建了一种新的标记型DNA生物传感器,通过Fc在DNA探针杂交前后的电化学信号变化可识别目标靶序列。采用循环伏安(CV)、示差脉冲(DPV)和交流阻抗(EIS)等方法对DNA探针在电极表面的固定和杂交进行表征。实验结果表明,该DNA生物传感器可以成功地识别乳腺癌基因靶序列,Fc的氧化还原电流与靶序列浓度在8.0×10-7～1.0×10-5 mol/L范围内呈线性关系,线性相关系数为0.9908,检测限为5.2×10-7 mol/L。     

检测禽流感H5亚型病毒的阻抗型免疫研究

研制了一种可用于H5亚型禽流感病毒快速检测的阻抗型免疫传感器。通过蛋白A将H5N1表面抗原血凝素(HA)的单克隆抗体固定于金叉指阵列微电极表面,并与待测溶液中的目标抗原H5N1进行免疫反应。在[Fe(CN)6]3"/4"溶液中进行电化学阻抗谱扫描,表征电极的表面修饰及抗原捕获过程。当H5N1病毒浓度在21～26 HA unit/50μL范围时,其浓度的对数值与叉指阵列微电极的电子传递阻抗的变化值呈线性关系,相关系数为0.9885;检出限为20 HA unit/50μL,检测时间为1 h。此传感器特异性好,灵敏度高,可以重复使用,在病原微生物快速检测领域具有良好的应用前景。     

纳米金-Nafion修饰金电极电化学阻抗法测定人端粒DNA

报道了基于纳米金-Nafion修饰金电极检测人端粒DNA的电化学阻抗传感器。将纳米金与Nafion混合超声得到纳米金-Nafion纳米材料,将此纳米材料滴涂于金电极表面获得纳米金-Nafion修饰电极。再将探针人端粒ss DNA滴涂在修饰电极上制备电化学阻抗传感器。利用扫描显微镜对纳米材料的形貌进行了表征。利用循环伏安法和电化学阻抗法对传感器进行了表征及目标人端粒DNA的定量测定。在最优化实验条件下,电化学阻抗传感器响应信号(ΔRet)与目标人端粒DNA浓度的对数(lgc)在0.001~1.0 nmol/L范围内呈良好线性关系。检出限为3.0 pmol/L。对0.5 nmol/L的目标人端粒DNA 7次平行测定,相对标准偏差RSD为3.5%。     

碳纳米管纳米分子印迹聚合物传感器的制备及对血液中葡萄糖的测定

以葡萄糖为模板分子,通过电聚合邻苯二胺,在多壁碳纳米管修饰的GC电极表面制备了一种对葡萄糖具有选择性响应的分子印迹聚合薄膜传感器,优化了制备方法。通过循环伏安法(CV)和交流阻抗法对该分子印迹传感器对葡萄糖的响应性能进行了表征。在最优实验条件下,该印迹电极能在6.0~560.0μmol/L浓度范围内对葡萄糖进行检测,检出限为8.0×10~(-7) mol/L,并可在其他物质存在下选择性识别葡萄糖。此传感器可用于血液中葡萄糖的测定,加标回收率为98.5%~103.3%。     

电位无标型糖化血红蛋白免疫微传感器

研制了基于标准CMOS工艺和微加工技术的电位无标型免疫微传感器,可实现糖化血红蛋白浓度与血红蛋白浓度的简便检测。该微传感器包括含有信号读出电路的场效应型微传感集成芯片和一次性测试试条。微传感集成芯片由本实验室设计并经新加坡Chartered半导体公司流片制备。一次性测试试条采用微加工技术制备于柔性塑料片上,包括敏感电极阵列和三维微结构测量池。基于自组装单层膜并引入纳米金颗粒的方法,在测试试条电极表面固定抗体。采用循环伏安法和交流阻抗法对电极表面的修饰过程进行了测试和分析。该传感器对糖化血红蛋白和血红蛋白检测的线性范围分别为4～24mg/L和60～180mg/L。     

分子印迹电化学传感器的制备及其快速检测饮水中草甘膦残留的应用研究

以吡咯(Py)为功能单体,草甘膦(Gly)为模板,采用电化学聚合法构建了草甘膦分子印迹电化学传感器。通过循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)、电化学交流阻抗法(EIS)对印迹电极性能进行了表征,筛选了印迹电极的聚合体系和模板分子的洗脱方法,优化了检测体系的p H值和吸附时间等。结果表明,以铁氰化钾为电活性探针,在最优检测体系中该印迹传感器对草甘膦具有特异性快速响应、灵敏度高和稳定性好的优点,传感器的峰电流与草甘膦浓度在5~800 ng/m L范围内呈良好的线性关系,相关系数(r2)为0.981 7,检出限(S/N=3)为0.27 ng/m L。该传感器具有良好的重现性和稳定性,放置3周后对目标物的响应峰电流无明显变化。用于实际样品中草甘膦的测定,加标回收率为78.6%~99.0%,能满足现场快速检测的要求。     

基于微机电系统技术和纳米金自组装膜的安培型免疫传感器研究

基于微机电系统(MEMS)技术制备安培型免疫传感器,并利用基于硫醇单层膜的纳米金单层膜自组装技术设计传感器界面,用于固定人免疫球蛋白(IgG)抗体,研制了一种新型的安培型免疫传感器。采用MEMS技术,在硅片上制备微型的三电极系统以及SU-8反应池。基于自组装技术,先在金电极上自组装巯基乙胺单层膜,利用膜上氨基与纳米金共价结合组装纳米金单层膜,得到可用于固定抗体的界面。实验探讨了影响抗体固定的主要实验参数和条件;考察了采用此固定化方法传感器的响应性能,与金电极直接吸附固定法和戊二醛共价交联固定法进行了比较。对IgG检测的实验结果表明,采用纳米金自组装膜固定抗体,具有活性高、非特异性吸附小、检测线性范围宽等优点。并且,基于MEMS技术的安培型免疫传感器具有微型化、与集成电路工艺相兼容、易于实现传感器的阵列化和实时多参数检测等优点。     

基于表面重建螺旋型铂铱电极的葡萄糖生物传感器

通过对螺旋型铂铱电极表面进行化学腐蚀和电化学沉积铂纳米粒子实现电极表面的重建和优化,研究了螺旋型铂铱电极在不同腐蚀时间和电沉积时间下的形貌及对过氧化氢(H2O2)的催化活性.对表面重建的工作电极涂覆氧化酶和半透膜,制备出了铂纳米粒子/葡萄糖氧化酶/环氧聚氨酯酶电极,并将其用作葡萄糖传感器的工作电极.传感器计时电流检测结果表明,表面重建后的酶电极传感器对葡萄糖的检测范围扩大为2~45 mmol/L,优于裸铂铱酶电极传感器,电流响应值和灵敏度得到明显提升,同时传感器还具有良好的稳定性和选择性.     

基于不同电化学探针检测乳腺癌基因片段电化学传感器的研究

构建了以3种不同电活性物质(铁氰化钾平衡电对、亚甲基蓝和六氨合钌)为电化学信号探针,检测乳腺癌基因片段(乳腺癌DNA)的电化学传感器。利用吸附作用将探针ss DNA固定于金纳米-多壁碳纳米管-Nafion复合纳米材料修饰金电极表面,制备了DNA电化学传感器。采用循环伏安法、电化学阻抗法和微分脉冲伏安法,对DNA电化学传感器进行表征和定量分析。实验结果表明,在5 mmol/L K3[Fe(CN)6]-5mmol/L K4[Fe(CN)6]平衡电对电化学探针检测液中,乳腺癌DNA的线性范围为0.1~500.0 nmol/L,其检出限(S/N=3)为0.03 nmol/L。以20μmol/L亚甲基蓝为电化学探针检测液时,乳腺癌DNA的线性范围为1.0~500.0 nmol/L,检出限为0.3 nmol/L。利用50μmol/L六氨合钌电化学探针检测时,乳腺癌DNA的线性范围为1.0~500.0 nmol/L,检出限为0.3 nmol/L。3种电化学探针中,利用铁氰化钾平衡电对探针检测乳腺癌DNA的检出限最低,线性范围最宽。该传感器可用于其他DNA的检测分析。     

基于层层自组装技术构建灵敏度可调的电化学发光传感器检测FLT3EI北大核心CSCD

选择急性髓系白血病的标志性基因FLT3作为目标物,构建了灵敏度可调的双信号放大电化学发光传感体系。采用层层自组装法将预处理的多壁碳纳米管有序组装到电极表面,利用无酶目标催化发夹反应放大传感器的灵敏度,实现FLT3基因的高灵敏、快速、准确检测。通过电化学交流阻抗谱(EIS)对传感器的构建进行跟踪表征,采用电化学发光法(ECL)对不同浓度的FLT3基因进行检测。结果表明,该传感器可通过控制多壁碳纳米管的组装层数调节灵敏度与检出限。当多壁碳纳米管组装层数为6层时,检测FLT3的线性范围为0.5~50 pmol/L,检出限为0.3 pmol/L。更高灵敏度的传感器有望通过组装更多层数的多壁碳纳米管实现。     

基于丝网印刷电极的阻抗型免疫传感器用于检测烯效唑

采用循环伏安法在丝网印刷碳电极表面电聚合聚苯胺/壳聚糖复合膜,利用静电吸附作用固定烯效唑抗体,制备了检测烯效唑的阻抗型免疫传感器.采用循环伏安法和电化学阻抗谱对电极修饰过程进行了表征,并考察了缓冲溶液pH值、温育温度及时间对免疫反应的影响.在优化的条件下研究了免疫传感器的性能.此免疫传感器具有灵敏度高、特异性强、重现性和稳定性好的特点,对烯效唑的线性检测范围为0.01 ～100 mg/L,相关系数为0.999,检出限为8μg/L(3σ).白菜样品中添加0.05,0.10和1.0 mg/kg烯效唑,平均回收率为98.5％ ～ 104.6％,相对标准偏差为3.3％ ～4.3％,检测结果与气相色谱法的检测结果相符.     

一种胶质瘤细胞的核酸适体电化学阻抗传感器

本文基于交流阻抗谱技术发展了一种新型的高灵敏核酸适体传感器用于胶质瘤细胞的检测。该传感器通过巯基在金表面的混合自组装,将腱肽蛋白c的核酸适体探针固定于金电极表面。基于腱肽蛋白在胶质瘤细胞表面的高表达,利用细胞与电极表面核酸适体探针的特异性生物识别对铁氰化物电化学阻抗的抑制,建立了胶质瘤细胞检测的核酸适体传感器。考察并优化了核酸适体/巯基丙酸混合自组装比例、反应时间、温度和离子强度等对传感器性能有显著影响的分析条件,结果表明该传感器的阻抗响应与胶质瘤细胞浓度呈线性关系,线性范围为100~50 000 cell/mL,其检出限可达50 cell/mL。     

基于石墨烯化学修饰电极的适体传感器

采用石墨烯(RGO)作载体,凝血酶适体(TBA)作探针,凝血酶为目标蛋白,电化学阻抗谱(EIS)为检测技术,建立了检测蛋白质的新方法。由于RGO可增大电极有效表面积并提高电极表面电子传输速率以及TBA的特异性识别能力,此方法具有较高的灵敏度和良好的选择性。采用本方法检测凝血酶的线性范围为0.3～10 fmol/L,检出限为0.26 fmol/L。本研究将RGO应用于电化学适体传感器,证实了RGO修饰电极在电化学适体传感器领域中潜在的应用价值。     

三维立体结构微纳电极研究

基于体硅加工工艺和纳米材料技术,研制微电机系统(MEMS)尺度敏感微结构与纳米铂颗粒的复合结构,提高微电极电化学性能,制备具有三维立体微结构的安培型微电极传感器.利用硅的各向异性湿法腐蚀技术在毫米级的工作电极表面实现微米级的锥体形微池阵列,以H2O2为检测对象考察立体电极结构对传感器性能的改进效果,实验证明,立体结构的设计使传感器具有更低的检出限(8 μmol/L)及更高的灵敏度(在 0～200 μmol/L浓度范围内检测灵敏度提高约85%),且具有较好的线性和重复性.利用电化学方法在电极表面沉积铂黑,通过微观形貌分析和电化学特性考察,比较了在平面微电极和立体微电极上修饰纳米材料的效果.立体结构为电沉积铂纳米颗粒提供了更为理想的微环境,改善了纳米材料修饰的效果;立体结构微电极与纳米颗粒的尺寸效应相结合,进一步提高了电极的催化效率和电化学特性.