非标记凝血酶阵列电化学适体传感器的研究

基于自制的集成化三阵列金膜电极,构建了一个简单、灵敏、非标记的凝血酶阵列电化学适体传感器。以聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术,在FR-4玻璃纤维板上制作了由3个金膜工作电极、1个大面积金膜对电极和1个厚膜Ag/AgCl参比电极构成的集成化金膜阵列电极系统。以集成化金膜阵列电极作为基础电极,采用巯基自组装技术将带巯基的凝血酶适体固定在3个金工作电极表面,巯基己醇封闭后获得三阵列凝血酶适体传感器,以电活性物质铁氰化钾作为电化学探针,基于凝血酶适体和凝血酶结合前后铁氰化钾在电极表面传质的不同导致电流变化进行凝血酶的测定。采用方波脉冲伏安法,铁氰化钾氧化峰电流的变化值与凝血酶浓度在 1.52~63 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.92 nmol/L。     

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。     

集成化金膜阵列电极的制作研究

以聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术在FR-4玻璃纤维版上制作了由6个金膜工作电极(1 mm×2 mm)、1个大面积金膜对电极(2 mm×13 mm)和1个厚膜Ag/AgCl参比电极构成的集成化金膜阵列电极系统,并利用电化学手段对阵列电极系统进行了考察。研究结果表明,K3Fe(CN)6在厚膜Ag/AgCl/1.0 mol/L NaCl参比电极上的式电位与商业Ag/AgCl/3.0 mol/L NaCl参比电极相差0.067 V;参比电极放置1个月后,测量电位未发生明显变化。利用扫描电化学显微镜对工作电极表面平整度进行考察,结果表明工作电极表面具有较好的平整度。通过测量H2SO4还原峰面积评价了工作电极电化学面积的批内、批间一致性;通过K3Fe(CN)6在电极上的Ipa/Ipc比值评价了工作电极电化学特性的批内、批间一致性。结果表明,阵列电极面积和电化学特性具有良好的批内和批间一致性。对集成化金膜阵列电极系统的研究结果表明,聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术制作的阵列电极能够满足电化学电极的要求,可作为电化学生物传感器的基础电极。     

基于单壁碳纳米管和目标诱导适体转移电化学适体传感器检测腺苷

以修饰于电极表面的单壁碳纳米管(SWNTs)作为适体固定平台,基于目标诱导适体(Aptamer)转移,构建了检测腺苷的电化学适体传感器。将SWNTs修饰到玻碳电极表面,没有目标物腺苷时,亚甲基蓝标记的腺苷适体(MB-Aptamer)通过适体与SWNTs之间强的相互作用固定在电极表面,此时电极表面因为有大量MB存在,能够检测到强的MB氧化电流信号。当引入腺苷后,因为腺苷与适体的相互作用力大于适体与SWNTs的相互作用力,迫使MB-Aptamer脱离电极进入溶液,此时电极表面MB量减少,导致MB氧化电流强度减弱,根据加入腺苷前后传感器表面MB氧化电流强度的变化,采用方波脉冲伏安法对腺苷进行检测。结果表明,MB氧化电流信号比值与腺苷浓度在0.0010~0.50 nmol/L之间呈良好的线性关系,检出限为0.49 pmol/L(S/N=3)。     

基于多边形金纳米颗粒的非标记型可卡因适体传感器的研制

实验合成了多边形金纳米颗粒,通过壳聚糖(CHIT)将合成的多边形金纳米颗粒固定在玻碳电极表面,然后通过自组装技术将带巯基的捕获DNA探针固定在修饰有多边形金纳米颗粒的电极表面,利用杂交反应使可卡因适体与DNA捕获探针结合,制成非标记型可卡因适体传感器。以六氨合钌作为电化学指示剂,通过测量传感器与目标物可卡因结合前后电流变化情况对可卡因进行测定。考察了缓冲溶液的pH、可卡因培育时间、扫描速度等对测定的影响。结果表明,在pH为7.40时该传感器的检测范围为1.0×10-10～1.0×10-3 mol/L,检测限为3.0×10-11 mol/L。该传感器制作简单,响应好,抗干扰能力强。     

非标记夹心式电化学可卡因适体传感器的研究

设计一种基于双链核酸适体的非标记夹心式电化学适体传感器, 建立简单、高灵敏度的可卡因分析方法. 首先将末端巯基修饰的捕获适体探针组装在金电极表面, 构建可卡因适体传感器. 该传感器与目标分子可卡因和部分互补的检测适体探针作用后, 在电极表面形成适体/可卡因/适体复合物. 以六氨合钌为信号分子, 基于单链适体和适体/可卡因/适体复合物对六氨合钌吸附量的不同, 通过计时电量法检测电极表面吸附六氨合钌的还原电量, 进行可卡因的分析检测. 在优化的条件下, 还原电量与可卡因浓度在1～50 mmol/L范围内呈良好的线性关系, 检出限为0.1 mmol/L. 用于血清中可卡因的检测, 回收率为96.4%～104%. 该方法简单, 灵敏度高, 可作为一种通用型的适体传感器模型.     

基于Pd-Au纳米颗粒的非标记型凝血酶传感器的研制

采用电沉积方法将Pd纳米颗粒沉积到玻碳电极(GCE)表面,再将Pd纳米颗粒修饰电极插入H2SO4溶液中,吸收适量活性氢后,转移到HAuCl4溶液中,静置一定时间后,使金被活性氢还原并自发沉积到Pd纳米颗粒修饰的玻碳电极表面。通过自组装作用将带巯基的凝血酶适配体Ⅰ固定在Pd-Au/GCE表面,制得非标记型凝血酶适配体传感器。当凝血酶与凝血酶适配体结合时,覆盖在电极表面,从而阻碍了电极表面的Pd-Au纳米颗粒对H2O2的催化还原活性,通过监测H2O2还原电流的减小程度,实现对凝血酶的定量检测。考察了pH值、培育时间等实验条件对响应电流的影响以及Pd-Au纳米颗粒的协同作用。实验表明,此传感器的线性范围为3.0~300 nmol/L,检出限为0.98 nmol/L。     

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。     

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。     

功能化纳米金增强的DNA电化学检测和序列分析

用冠以大量二茂铁的纳米金微粒 /抗生蛋白链菌素结合物为标记物 ,将其标记于生物素修饰的寡聚核苷酸片段上 ,制成了具有电化学活性和纳米金放大作用的DNA电化学生物传感器 .首先采用巯基DNA和巯基烷烃混合自组装膜制备了金修饰电极 ,将探针DNA分子固定在了电极表面 ,运用杂交原则结合靶点分子在电极表面形成了双螺旋的DNA链 ,然后借助抗生蛋白链菌素和生物素之间的强亲和作用 ,引入了功能化的纳米金 .通过伏安法测定了修饰在纳米金上的二茂铁的氧化还原电流 ,可以识别和测定溶液中互补的靶点DNA ,17 mer靶点DNA的浓度在 0 .0 0 1～ 10nmol/L范围内有线性关系 ,检测限可达 0 .75× 10 -12 mol/L .     

基于适体竞争机理的溶菌酶电化学传感器

制备了基于溶菌酶适体竞争机理的信号减弱型电化学传感器,在玻碳电极上修饰羧基化的多壁碳纳米管,将带有氨基的互补适体DNA连接到多壁碳纳米管上。由于道诺霉素崁入电极上的互补DNA,而产生电化学信号,当有目标物时,适体与结合力更高的溶菌酶结合,原本的互补链解链,导致插入双链的道诺霉素脱落,电化学信号减弱。以微分脉冲伏安法测定溶菌酶,响应的范围为1～500 nmol/L,相关系数0.999,检测下限为0.5 nmol/L(S/N=3)。     

多壁碳纳米管修饰丝网印刷碳两阵列电极检测叶酸

以聚乙烯不干胶掩膜模板法结合手工丝网印刷技术制作了含有两个碳工作电极,一个大面积碳对极和一个厚膜Ag/AgCl参比电极的集成化碳两阵列电极系统。以多壁碳纳米管(MWCNTs)作为修饰材料,以叶酸作为模型分子,采用循环伏安和差示脉冲伏安法研究了叶酸在MWCNTs修饰碳阵列电极上的电化学行为。结果表明,铁氰化钾在2个MWCNTs修饰碳电极上氧化峰电流相对平均偏差为1.8%,叶酸在修饰电极上发生了明显的催化作用,且氧化峰电流大大增强。在优化条件下,氧化峰电流与叶酸浓度在3.0~100μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为1.77μmol/L(S/N=3)。采用标准加入法,以市售叶酸片检测本方法的可靠性,回收率90.0%~108.7%。     

构象转换型传感器对汞、铅、锶离子的同时检测

将核酸构象转换与纳米孔膜技术联用设计了一种新型高灵敏电化学传感器, 实现了对Hg ²⁺, Pb ²⁺和Sr ²⁺的分步同时检测. 使用2种分别能与Hg ²⁺及Pb ²⁺, Sr ²⁺结合的核酸适体, 将其固定在氧化铝纳米孔膜孔道内以阻碍铁氰化钾离子传导. 利用核酸适体包裹目标物时的蜷缩状态与目标物被洗脱剂洗脱后核酸适体的伸展状态之间的构象转换, 控制纳米孔通道的“开”和“关”, 使铁氰化钾溶液的氧化还原电流发生改变. 通过监测铁氰化钾溶液的电信号变化值, 可实现同时检测此3种金属离子的目的. 实验结果表明, 该传感器对3种金属离子具有很高的灵敏度和选择性, 检测的线性范围均为0.051.50 nmol/L, 对Hg ²⁺, Pb ²⁺和Sr ²⁺的检出限分别为0.013, 0.017和0.022 nmol/L(S/N=3).     

基于双二茂铁和β-环糊精之间主客体识别模式信号放大的均相电化学适体传感器用于凝血酶的灵敏检测

合成了双二茂铁化合物并用于修饰在凝血酶适配体(TBA)的两端作为电化学信号标记物,构建了一款基于双二茂铁与β-环糊精(β-CD)之间主客体识别原理进行信号扩增的均相电化学凝血酶传感器。当电化学TBA探针与凝血酶发生特异性结合后,TBA探针由原来的茎环结构变成"G-四链体",双二茂铁分子通过主客体识别作用进入修饰在金电极表面的β-CD的空腔内,产生了稳定的电化学电流响应信号。该凝血酶电化学均相传感器在0.02～62.5 nmol/L范围内对凝血酶呈良好的线性关系,检出限为8.4 pmol/L。该传感器对凝血酶可为凝血酶的快速检测提供了一个可行的方案。     

基于石墨烯和蒽醌-2-磺酸钠的Pb2+核酸适体电化学传感器

构建了一种基于石墨烯(GR)-蒽醌化合物(AQMS)在核酸适体表面层层组装的Pb2+电化学传感器。将修饰有巯基的Pb2+核酸适体(apt)固定在金电极表面,然后利用GR与apt碱基之间的π-π作用,将GR吸附在apt修饰电极表面,并用于电活性分子AQMS的组装和电化学信号的放大。当目标分析物(Pb2+)存在时,Pb2+诱导apt转变为稳定的G-四联体结构,使得GR连同信号分子AQMS从电极表面脱落,电化学信号降低,从而实现对Pb2+的监测。结果表明,传感器对Pb2+具有很好的特异识别性,且Pb2+浓度在5.0×10!10~5.0×10!8mol/L的范围内,AQMS的峰电流变化值(ΔIpa)与Pb2+浓度对数(lgCPb2+)呈现良好的线性关系。根据3σ,计算得检出限达到6.0×10!11mol/L。     

基于工具酶信号放大技术电化学发光法检测凝血酶

利用巯基乙胺将合成的金纳米粒子氨基化;基于纳米粒子负载羧基化的联吡啶钌和巯基DNA制得电化学发光信号探针;采用酶循环信号放大技术,获得大量含新增DNA的溶液来捕获信号探针;以金电极为载体,将巯基DNA自组装到电极表面,依次杂交互补DNA和信号探针,构建电化学发光生物传感器.在优化的条件下,此传感器对凝血酶具有良好的响应,在3.0× 10-13～6.0×10-11 mol/L范围内,凝血酶的浓度与发光强度呈良好的线性关系,检出限为1.8× 10-13 mol/L(3a).采用酶切循环放大技术制备的生物传感器具有灵敏度高,选择性和重现性良好等特点.     

基于ZrO2/AuNPs膜修饰电极的适配体传感器用于凝血酶的检测研究

提出了一种简单、无标记、可再生的电化学方法研究适配体和凝血酶之间的相互作用，采用亚甲基蓝(MB)做电化学指示剂，氧化锆(ZrO₂)-金纳米粒子(AuNPs)涂层修饰玻碳电极(GCE)。利用金-硫键及杂交化学反应，捕获探针和适配体依次修饰到电极表面，亚甲基蓝插入到DNA上，形成适配体传感器。电极表面的DNA双链在凝血酶的存在下发生解旋，MB在DNA上的吸附量随之减少，峰电流也显著降低，达到检测凝血酶的目的。实验显示，凝血酶在20 pmol/L～150 nmol/L的浓度范围内，峰电流的减小量随凝血酶浓度的升高而增大，检出限为20.6 fmol/L。该方法简单、灵敏、选择性好，并成功用于实际样品检测。     

还原氧化石墨烯-纳米金修饰的分子印迹传感器选择性检测水与牛奶中盐酸洛美沙星

开发了一种基于金电极表面修饰还原氧化石墨烯(rGO)-纳米金(AuNPs)的分子印迹电化学传感器,用于选择性测定盐酸洛美沙星。AuNPs-rGO纳米复合材料通过电化学还原氧化石墨烯(GO)和HAuCl_4修饰到金电极表面,印迹的聚邻苯二胺和间苯二酚膜嵌在AuNPs-rGO表面作为功能单体选择性识别盐酸洛美沙星。以K_3[Fe(CN)_6]为氧化还原探针,运用循环伏安法(CV)和差分脉冲法(DPV)表征了印迹传感器的电化学性能。结果表明印迹传感器对洛美沙星的选择性高,而引入的还原氧化石墨烯-纳米金(Au NPsrGO)复合材料显著提高了传感器的电子传输速率和灵敏度。最佳条件下,氧化还原探针的DPV峰电流对0.01~1.0μmol/L浓度范围内洛美沙星呈良好的线性,检出限(S/N=3)为3.0 nmol/L。方法用于西江水和牛奶中盐酸洛美沙星的检测,精密度(RSD≤6.2%)和回收率(88.0%~102%)满意。     

葡萄糖分子印迹电化学传感器的研制及其应用

本文结合分子印迹技术与电化学检测手段,制备了高选择性、高灵敏度和价格低廉的分子印迹电化学传感器,并利用该传感器对食品中的葡萄糖进行定量分析。由于该分子印迹膜为非导电膜,本实验以铁氰化钾-亚铁氰化钾离子作为底液与电极之间的探针并通过铁氰化钾-亚铁氰化钾氧化还原电流信号的变化来对葡萄糖浓度进行间接测定。实验结果表明,在0.01~2μmol/L的范围内,葡萄糖浓度的变化与铁氰化钾-亚铁氰化钾氧化还原电流信号变化呈线性关系,检出限为7.68×10-9 mol/L。该传感器的制备和测量方法简单,可用于实际样品的检测。