一次性信号放大电化学阻抗RNA传感器研究

以自制的丝网印刷碳电极(SPCE)为基体电极,利用DNA四面体纳米探针和酶催化信号放大构建了一个一次性电化学阻抗型RNA传感器.固定在AuNPs修饰的SPCE表面的DNA四面体结构能确保DNA探针具有可控的密度和方向,结合辣根过氧化物酶(HRP)催化H_2O_2氧化4-氯-1-萘酚(CN)的反应,生成不溶物沉积在电极表面,有效地放大电化学阻抗信号,实现了miRNA的高灵敏阻抗测定.检测限可以低至1.0 pmol/L,阻抗值和miRNA-141浓度的对数在3.0～1 000 pmol/L之间具有良好的定量关系.     

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。     

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。     

基于主客体竞争模式的凝血酶适配体传感器的研究

基于β-环糊精(β-CD)主客体竞争模式,构建了开关型凝血酶适配体电化学传感器.将末端修饰了二茂铁(Fc)的核酸适配体通过与β-CD的主客体识别固定在金电极表面,当凝血酶存在时,适配体由原来的直立线状构型变为"G-四链体",远离电极表面,适配体探针的氧化还原电流强度减小,即"Signal-off".利用此效应对凝血酶进行了灵敏检测,结果表明,在5.0×10-13~5.0×10-9 mol/L浓度范围内,凝血酶的浓度与电化学响应信号呈良好的线性关系,检出限为2.0×10-13 mol/L(3σ).与其它蛋白分子相比,本方法对凝血酶蛋白的检测具有高特异性.本传感器构建简单,再生性好,为生物血清样本中凝血酶的实时高效检测提供了方法.     

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 .     

基于碳纳米管修饰的DNA电化学传感器用于大肠杆菌基因片段检测

利用全氟代磺酸脂(Nafion)的成膜效应将多壁碳纳米管(MWCNTs)固定在玻碳电极(GCE)上,制得MWCNTs/Nafion/GCE修饰电极。利用MWCNTs上的羧基和大肠杆菌DNA探针上修饰的氨基之间的酰化反应将探针固定在电极上,大肠杆菌目标DNA与固定于电极表面的DNA探针杂交后,电极表面的电子传递电阻变大,从而实现大肠杆菌目标DNA基因片段的测定。通过电化学循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对所制备的传感器的灵敏度和选择性进行表征,在优化条件下,检测大肠杆菌基因片段的线性范围为10 pmol/L～1.0μmol/L,检出限为6.3 pmol/L,相关系数R~2=0.9965。     

以甲苯胺蓝为电化学探针的核酸适配体传感器用于腺苷的检测

通过金硫键将腺苷适配体互补链(S1)和末端带羧基的DNA链(S2)修饰在金纳米粒子(GNPs)表面,以及甲苯胺蓝(TB)与S2的酰胺反应将TB标记在金纳米粒子表面形成甲苯胺蓝标记的DNA探针分子TB-S2-GNPs-S1,然后在玻碳电极表面电沉积一层金纳米粒子,以其为载体将末端带有巯基的腺苷适配体(Apt)固定在电极表面,以牛血清蛋白为封闭剂消除非特异性吸附,再通过TB-S2-GNPs-S1中的S1与Apt杂交将TB-S2-GNPs-S1负载到电极表面,成功建立了一种以甲苯胺蓝为电化学探针检测腺苷的适配体生物传感器。采用紫外可见光谱和扫描电镜对合成的金纳米粒子和TB-S2-GNPs-S1复合物进行表征。对电极的组装过程采用循环伏安法和电化学阻抗法(EIS)进行表征,对传感器的性能采用差分脉冲法(DPV)和电化学阻抗进行研究。该传感器在1.0×10-4~100.0 ng/m L范围内对腺苷具有良好的信号响应,相关系数(r)为0.994,检出限(S/N=3)为64.7 fg/m L。     

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。     

高灵敏赭曲霉毒素A电化学适配体传感器的构建

利用CdS QDs/SiO_2纳米粒子作为电子媒介体制备了一种高灵敏度的赭曲霉毒素A(OTA)电化学适配体传感器.实验过程中,首先合成了CdS QDs/SiO_2纳米粒子,之后采用透射电子显微镜、紫外吸收光谱方法等对制备的纳米材料进行了表征.该复合材料在保持了SiO_2纳米粒子良好的生物相容性和均一性的同时增加了CdS QDs的负载量,从而有利于传感器的信号放大.在组装过程中,先将捕获探针(cDNA)固定在金电极表面,适配体与捕获探针杂交形成双链,此时没有电化学信号;当OTA存在时,适配体会与OTA结合而从电极表面脱离,再将标记有CdS QDs/SiO_2纳米复合材料的信号探针(sDNA)与电极上自由的cDNA杂交,产生电化学信号.最优条件下,传感器电化学信号强度增加值与OTA浓度在0.5 pg/m L~10.0 ng/m L范围内呈现良好的线性关系,检测限低至0.091 pg/m L.     

金属有机框架用于电化学检测赭曲霉毒素A

以纳米金修饰电极为固定基质,建立一种基于金属有机框架的电化学生物传感器检测赭曲霉毒素A的方法。将核酸修饰的金属有机框架为信号探针,通过碱基互补识别作用将其捕获到适配体修饰的电极表面,此时可获得明显的电信号。当赭曲霉毒素A与适配体特异性结合后无法成功捕获金属有机框架,从而导致电信号降低。在0.1~5.0 nmol/L范围内,赭曲霉毒素A浓度与电信号呈良好的线性关系,检测限为0.03 nmol/L。该方法可成功用于红酒中赭曲霉毒素A的测定并有望用于食品中多种有害物质的实时检测。     

基于CdS纳米颗粒和HRP-AuNPs-apt的卡那霉素电化学发光适配体传感器研究

为了建立高灵敏度检测卡那霉素(Kana)的方法,本论文用一步水热法制备了具有优良电化学发光(ECL)性能的花瓣状硫化镉纳米颗粒,在玻碳电极(GCE)表面修饰硫化镉纳米颗粒和金纳米粒子(AuNPs)。以辣根过氧化物-金纳米粒子-适配体复合物(HRP-AuNPs-apt)作为信号探针分子放大电化学发光信号。卡那霉素适配体的互补链(cDNA)通过金硫键连接到修饰在电极表面的AuNPs上,通过cDNA与复合物中Kana适配体的杂交反应制备ECL适配体传感器HRP-AuNPs-apt/cDNA/AuNPs/CdS/CS/GCE。过氧化氢作为ECL共反应剂,在HRP的催化作用下而被消耗,致使ECL信号减小。采用直接竞争模式,反应完成后,空白溶液中的ECL强度I_0与Kana溶液ECL强度I_p的差值ΔI(=I_p-I_0)作为ECL信号,ΔI随着Kana浓度的增大而增大。ΔI与游离的Kana浓度的对数在0.001到100μg·L~(-1)Kana浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为0.5 ng·L~(-1)。该ECL适配体传感器对Kana的检测具有较高灵敏性和选择性。~(-1)     

基于二硫化钼/纳米金和硫堇/纳米金信号放大的雌二醇电化学适配体传感器

构建了一种新型的基于二硫化钼/纳米金和硫堇/纳米金信号放大的检测17β-雌二醇的电化学适配体传感器. 利用巯基自组装技术将17β-雌二醇的适配体探针DNA固定在二硫化钼/纳米金修饰玻碳电极表面, 与末端带巯基的部分互补DNA链杂交, 将硫堇/纳米金电化学指示剂自组装在杂交后的双链DNA上, 制备了17β-雌二醇电化学适配体传感器. 二硫化钼/纳米金复合材料增加了电极的有效表面积和DNA探针的固定量. 纳米金作为信号物质载体负载硫堇, 实现了电化学指示剂的信号放大. 加入目标物17β-雌二醇后, 目标物与适配体DNA特异性结合, 导致互补DNA链脱落, 双链上结合的硫堇/纳米金电化学指示剂数量减少, 电化学信号降低. 实验结果表明, 在1.0×10 ^-14~5.0×10 ^-12 mol/L范围内17β-雌二醇浓度与峰电流的线性关系良好, 检出限为4.2×10 ^-15 mol/L(S/N=3). 该传感器可望用于其它环境激素类物质的检测.     

基于适配体的石墨烯修饰玻碳电极检测卡那霉素

建立了一种基于适配体和石墨烯修饰玻碳电极检测卡那霉素的方法。卡那霉素适配体(Kanaaptamer)可以吸附在石墨烯(Gr)修饰的电极表面,从而阻碍电化学探针[Fe(CN)6]3-/4-与电极表面的电子传递,然而与含有卡那霉素的样品反应后,卡那霉素能与适配体结合并使其从电极上置换脱落,对界面电子传递的阻碍作用降低,探针的电化学信号得到恢复。通过循环伏安法和原子力显微镜法对该过程进行了表征。该原理被用于对卡那霉素进行电化学检测,结果表明:在优化条件下,用差分脉冲伏安法(DPV)检测卡那霉素时,其线性范围为1×10-6~1×10-5mol/L,检出限为5×10-7mol/L。该方法应用于牛奶样品中卡那霉素的检测,结果满意。     

基于铁氰化镍的非标记型核酸适配体电化学传感器检测凝血酶

在玻碳电极（GCE）表面首先用增敏作用的多壁碳纳米管(MWCNTs)夹心于两层电沉积的铁氰化镍（NiHCF）氧化还原电化学探针之间,然后以金纳米粒子为固定核酸适配体的载体,构建了检测凝血酶的非标记型核酸适配体生物传感器。 利用扫描电子显微镜(SEM)对MWCNTs和NiHCF的形貌进行了表征。 利用电化学阻抗谱对传感器的组装过程进行了监测,用循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）对传感器的电化学行为进行了研究。 以铁氰化镍为探针的传感器对凝血酶的检测在1.0 ng/L~1.0 mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.998,检测限为0.2 ng/L(S/N=3)。     

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。     

基于纳米MnO_2二茂铁修饰丝网印刷碳电极的尿酸生物传感器研究

在丝网印刷碳电极上修饰纳米MnO2,并利用戊二醛和β-环糊精交联固定尿酸酶,以二茂铁作为电子媒介体,研制用于测定尿酸浓度的生物传感器.实验结果表明,纳米MnO2降低了电子媒介体二茂铁的氧化还原反应电位,且纳米MnO2与电子媒介体二茂铁在尿酸生物传感器中表现出协同增效效应.该尿酸生物传感器线性响应范围是6.0×10-6～1.2×10-3 mol/L,检出限为3.0×10-6 mol/L.用纳米MnO2修饰酶电极,改善了电极表面条件,加快了电极反应速率,提高了尿酸传感器的灵敏度.     

普鲁士蓝@石墨烯-壳聚糖纳米复合物用于构建microRNA电化学传感器的研究

制备了基于普鲁士蓝(PB)、石墨烯(GN)、壳聚糖(Chi)的纳米复合物(PB@GN-Chi),并将其修饰在玻碳电极表面制得microRNA电化学传感器。实验发现,GN可有效提高敏感膜的导电性能和比表面积,增强PB在电极表面的稳定性和传感器的重现性。通过戊二醛的交联作用,将氨基化的捕获探针(ssDNA)固载在PB@GN-Chi修饰的电极表面,并用于miR-21的检测。以透射电子显微镜对纳米复合物的形态进行表征,采用循环伏安法、示差脉冲伏安法对传感器的电化学特性进行研究。实验结果表明,该传感器具有良好的稳定性和重现性,在2.8~2.8×10~4pmol/L浓度范围内,响应电流与miR-21浓度的对数呈线性关系,检出限为0.87 pmol/L,可用于miR-21的检测。     

基于金包裹磁性纳米粒子与适配体修饰CdTe纳米探针的凝血酶检测方法

构建了一个适配体修饰的CdTe纳米探针,利用磁性纳米粒子的分离技术,采用示差脉冲伏安法检测凝血酶。磁性纳米粒子作为分离材料,CdTe纳米粒子作为电化学探针,通过凝血酶的特异性识别,适配体从DNA双链中解旋,并与凝血酶结合形成G-四重体结构,达到检测凝血酶的目的,检出限达0.13pmol/L。该方法灵简便、灵敏、成本低,并成功用于实际样品的检测。此外,该方法可被广泛应用于蛋白质监测和疾病诊断。     

功能化纳米金增强的谷胱苷肽电化学检测和巯基识别

以冠有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巯基识别试剂上,制成了具有电化学活性和纳米金放大作用的传感器.首先将双官能团的羟基琥珀酰亚胺酯自组装于电极表面上,借助两步交联反应固定含巯基的蛋白质,并且引入巯基识别试剂标记生物素的马来酰亚胺,随后利用生物素与链霉抗生物素之间的特异性吸附作用,引入功能化的纳米金.采用伏安法测定修饰在纳米金上的二茂铁,可识别和测定表面固定的蛋白质,还原型谷胱苷肽在5μmol/L～0.1mmol/L浓度范围内存在线性关系,检测限可达到1nmol/L.     

高灵敏纳米金比色芯片检测乙型肝炎病毒DNA及其变异

构建了新型纳米金比色芯片,利用Taq DNA连接酶的连接特异性,将其与乙型肝炎病毒DNA( HBV-DNA)靶序列完全互补杂交的捕获探针(固定在芯片上)和纳米金修饰的探针连接成一条链,从而将纳米金颗粒固定到芯片点阵上,再通过银染反应放大,形成裸眼可见的显色信息.通过点阵的位置及灰度,即可判断HBV-DNA靶序列的单碱基突变,并得出相对定量信息.本实验对不同浓度的HBV-DNA靶序列进行了检测.结果显示:此技术对单碱基突变有很强的特异性识别能力,并且具有较高的灵敏度(约10 pmol/L),在10～100 pmol/L浓度范围内表现出较好的线性关系.该技术检测时间短(＜1 h)、操作简单、不需要特殊的检测设备,具有很好的临床应用前景.