纳米材料在电化学生物传感器及生物电分析领域中的应用

纳米尺度上的生物分析化学是当今国际生物分析领域研究的前沿和热点.该文阐述了纳米粒子在电化学免疫传感器及电化学DNA传感器领域的应用,着重介绍了以纳米材料为载体设计新型的具有生物分子识别和电信号增强作用的纳米标记粒子在构建高灵敏电化学生物传感器以及多组分同时检测中的应用.     

以磁性金纳米壳和DNA为固载基质的第3代H_2O_2生物传感器

随着纳米材料的制备技术和表征手段的日趋成熟,纳米材料的介入为第3代生物传感器的发展提供了无穷的空间.最近,将不同尺寸的纳米微粒有机结合起来制备多功能的纳米材料已经成为新的研究方向.     

基于金纳米链标记抗体及HRP信号增强的电流型免疫传感器

酶联免疫分析将抗原-抗体反应的特异性与酶的高效催化放大作用相结合,因而极大地提高了免疫分析的灵敏度~([1]).本研究将均匀分散的碳纳米管修饰到预处理的电极表面,通过电化学还原氯金酸制成碳纳米管-纳米金复合基质用以固载抗体.同时制备了金纳米链(Au NCs)并标记二抗,结合辣根过氧化物酶(HRP),采用双抗体夹心分析模式,以心血管疾病标志物血清人N末端脑钠尿肽前体(NT-proBNP)为免疫蛋白模型,构建了高灵敏电流型酶免疫传感器.     

以高氯酸·三-2,2′-联吡啶合钴(Ⅲ)作为电子媒介体金纳米颗粒增强的葡萄糖生物传感器

用纳米金溶胶与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)构成复合固酶基质,采用溶胶-凝胶法固定葡萄糖氧化酶(GOx)于铂电极表面,并在葡萄糖溶液中加入高氯酸·三-2,2′-联吡啶合钴(Ⅲ)作为电子媒介体,制成了高灵敏的葡萄糖生物传感器.葡萄糖氧化酶吸附在纳米金颗粒表面上稳定且保持其生物活性;而电子媒介体的存在,显著提高了传感器的响应灵敏度.该传感器对葡萄糖响应的线性范围为1.2×10-8～6.2×10-6 mol/L,检出限6.2×10-9 mol/L(S/N=3).该生物传感器有效消除了抗坏血酸、尿酸的干扰,可用于人体血清中葡萄糖的测定.     

异双席夫碱配合物中性载体碘离子电极的研究

研究了以乙二胺、乙酰丙酮缩水杨醛异双席夫碱合钴(Ⅱ)为栽体的PVC膜电极,该电极对I-具有优良的电位响应特性并呈现反Hofmeister选择性行为,其选择性次序为I->Sal->SCN->ClO4->SO32->Br->NO2>Cl->Ac->NO3->SO42-.在pH 2.0的磷酸盐缓冲体系中,对I-在1.0×10-1～1.0×10-7mol/L.浓度范围内呈近能斯特响应,斜率为-50.7 mV/dec(26℃),检出限为3.9×10-8mol/L.采用交流阻抗技术和紫外可见光谱技术研究了电极的响应机理,结果表明配合物中心金属原子的结构以及载体本身的结构与电极的响应行为之间有非常密切的构效关系.将电极初步应用于药物和食盐中碘的分析.     

基于聚硫堇、DNA/纳米银复合物共修饰癌胚抗原免疫传感器的研究

将硫堇聚合到玻碳电极(GCE)表面形成带正电的多孔聚硫堇(PTH)复合膜, 通过静电吸附固定DNA/纳米银复合物, 利用复合物中纳米银大的比表面积和强的吸附能力将癌胚抗体(anti-CEA)固定到电极表面, 从而制得高灵敏的电流型癌胚抗原(CEA)免疫传感器. 通过循环伏安法考察了电极表面的电化学行为, 并对免疫传感器的性能进行了详细研究. 在最优的实验条件下, 用示差脉冲伏安法(DPV)对癌胚抗原进行检测, 其线性范围为1.0～10.0 ng•mL^－1和10.0～80.0 ng•mL^－1, 线性相关系数分别为0.9983和0.9970, 检测限为0.24 ng•mL^－1, 并将该免疫传感器用于血清样品中CEA的检测.     

基于纳米金与碳纳米管-纳米铂-壳聚糖纳米复合物固定癌胚抗原免疫传感器的研究

采用纳米金(nano-Au)、多壁碳纳米管-纳米铂-壳聚糖的纳米复合物(MWNT-Pt-CS)及电子媒介体硫堇(Th)固载抗体制得高灵敏癌胚抗原免疫传感器．首先, 于壳聚糖溶液中用NaBH4还原H2PtCl6, 并将多壁碳纳米管分散于其中制得碳纳米管-纳米铂-壳聚糖纳米复合物, 并将其滴涂在玻碳电极上成膜; 然后, 吸附电子媒介体硫堇制得硫堇/碳纳米管-纳米铂-壳聚糖(Th/MWNT-Pt-CS)修饰电极．利用壳聚糖和硫堇分子中大量的氨基固定纳米金并吸附癌胚抗体(anti-CEA); 最后, 用辣根过氧化物酶(HRP)封闭活性位点从而制得高灵敏电流型免疫传感器．在优化的实验条件下, 该传感器响应的峰电流值与癌胚抗原(carcinoembryonic antigen)浓度在0.5～10和10～120 ng/mL的范围内保持良好的线性关系, 检测限为0.2 ng/mL．     

异双席夫碱合钴(Ⅱ)配合物中性载体碘离子电极的研究

以乙二胺、乙酰丙酮缩水杨醛异双席夫碱合钴(Ⅱ)为载体的PVC膜电极,该电极对碘离子(I-)具有优良的电位响应特性并呈现反Hofmeister选择性行为,其选择性次序为I->Sal->SCN->ClO4->SO23->Br->NO2->Cl->Ac->NO3->SO42-。在pH2.0的磷酸盐缓冲体系中,对I-在1.0×10-7～1×10-1mol/L浓度范围内呈近能斯特响应;斜率为-50.7mV/dec(26℃);检出限为3.9×10-8mol/L。采用交流阻抗技术和紫外可见光谱技术研究了电极的响应机理,结果表明:配合物中心金属原子的结构以及载体本身的结构与电极的响应行为之间有非常密切的构效关系。电极具有响应快、重现性好、制备简单等优点。将电极初步应用于药物和食盐中碘的分析,结果较为满意。     

聚L-酪氨酸/半胱氨酸/纳米金修饰Pt电极固定血红蛋白测定H2O2

制备了聚L-酪氨酸/半胱氨酸/纳米金/血红蛋白修饰Pt电极,并用循环伏安法和交流阻抗法对制备过程进行了表征。还用循环伏安法和计时电流法研究了修饰电极与H2O2的相互作用。结果表明,该电极对H2O2有明显的催化作用,电流与H2O2浓度在3.5×10-7~2.0×10-3mol/L范围内呈线性关系,检出限为1.0×10-7mol/L。     

甘氨酸Schiff碱三核铜(Ⅱ)配合物为载体的硫氰酸根离子电极的研究

研究了3-羧基水杨醛缩甘氨酸Schiff碱三核铜(Ⅱ)配合物[Cu(Ⅱ)-CGSBT]为中性载体的PVC膜阴离子电极,该电极对硫氰酸根离子(SCN-)具有优良的电位响应特征并呈现出反Hofmeister序列行为,其选择性顺序为:SCN- > ClO-4> I- > Sal- > NO-3> NO-2>F- >SO2-4>Br-> SO2-3>Cl-.电极在pH 5.0的磷酸盐缓冲溶液体系中对SCN-在5.6×10-6～0.1 mol/L范围内呈现近能斯特响应,斜率为-56.3 mV/dec,检出限为2.0 μmol/L.采用交流阻抗技术和红外光谱研究了阴离子与载体的作用机理.将电极应用于废水分析,结果令人满意.