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DNA电化学发光传感器研究金纳米颗粒对量子点的电化学发光影响

纳米金颗粒具有高的消光系数和良好的表面等离子体共振特性, 其等离子体共振特性受纳米金颗粒的尺寸和周围环境等因素的影响. 本文基于半导体纳米晶电化学发光信号对金纳米颗粒的距离依赖性制备了DNA电化学发光传感器. 首先利用循环伏安法(CV)在玻碳电极(GCE)表面原位沉积金纳米颗粒(AuNPs), 巯基丙酸包裹的CdS量子点(QDs)与氨基修饰的双链DNA (dsDNA)通过酰胺键缩合, 形成量子点修饰的双链DNA(QDs-dsDNA). 最后将QDs-dsDNA 通过dsDNA 另一端的巯基组装到纳米金表面, 得到CdS QDs-DNA/AuNPs/GCE电化学发光传感器. 在优化电极表面QDs-dsDNA密度、金纳米颗粒沉积方法等实验条件的基础上, 对不同传感器的表面性质进行了表征, 如形貌和电化学阻抗等. 进一步通过控制纳米金和CdS QDs之间的DNA研究了纳米金对CdS QDs发光信号的影响作用. 结果显示DNA链的长度和类型对发光信号有着重要的影响. 最后将此传感器用于环境污染物的DNA损伤检测, 显示出很好的灵敏响应.     

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.     

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.     

基于羧基化多孔碳-纳米金修饰电极的核酸适体传感器检测赭曲霉毒素A

制备了核酸适体/捕获探针DNA/羧基化多孔碳-纳米金/氨基化金电极(Apt/cDNA/cPC-AuNPs/NH_2-AuE)传感器,以亚甲基蓝(M B)为信号探针,用于赭曲霉毒素A(OTA)的检测研究。不同修饰电极的交流阻抗研究结果表明,cDNA和Apt成功固载到电极表面。MB在Apt/cDNA/cPC-AuNPs/NH_2-AuE上的电流值比在Apt/cDNA/NH_2-AuE上的电流值增大了88.3%,说明cPC-AuNPs具有良好的信号放大作用。对实验参数进行了优化,得到核酸适体的最佳浓度为14μmol/L、OTA的最佳孵育时间为14 min。利用此传感器对OTA进行检测,实验结果表明,在1.0×10~(-6)~0.01 ng/m L范围内,OTA浓度的负对数(-lgcOTA)与峰电流电流差(△Ip)具有良好的线性关系,所得线性方程为△Ip=-0.487 lgcOTA-6.256(R~2=0.9912),检出限为1.0×10~(-6)ng/mL。     

基于金标银染技术的冈田酸核酸适配体传感器的研究

利用纳米金(AuNPs)可在对苯二酚作为弱还原剂条件下特异性催化银离子沉积的金标银染信号放大特性,制备了一种高效、灵敏检测冈田酸(OA)的电化学核酸适配体传感器,实现了复杂样品中痕量OA的检测。当溶液中存在OA时,电极表面的OA适配体可与溶液中的OA特异性结合而从电极表面解离下来,标记了AuNPs的信号探针再通过与游离的捕获探针杂交反应将AuNPs修饰至电极表面,然后将电极浸泡到银染试剂中进行银染反应,最后通过方波伏安法(SWV)直接检测纳米银的氧化信号,从而实现对OA的检测。在最佳实验条件下,此传感器的线性范围为10.0 pg/mL～500.0 ng/mL,检出限(3σ/k)为8.8 pg/mL。将此传感器应用于淡菜样品中OA的检测,测得其可食用部分中OA的含量为36.0 ng/g,低于欧盟的限量标准(160.0 ng/g),加标回收率为94.2%～112.0%。     

量子点双标记的Fe3O4@Au磁性纳米DNA电致发光型传感器

合成了Fe3O4@Au磁性纳米粒子,并根据单链寡聚核苷酸(ss-DNA)杂交原理,利用量子点电化学发光,构建了DNA电化学传感器.在磁控玻碳电极(MCGCE)表面,将5′-SH-ssDNA捕获探针自组装在Fe3O4@Au磁性纳米粒子上,然后与目标DNA互补的一端杂交形成dsDNA,再与双标记了量子点的5′-NH2-ssDNA-NH2-3′信号探针杂交形成三明治杂交的DNA.应用循环伏安法对DNA的固定与杂交进行了表征.目标DNA浓度在1.0×10-13～1.0×10-11 mol/L范围与其响应的ECL信号呈线性关系,检出限为1.8×10-14mol/L.由于采用量子点双标记法,检测的灵敏度显著提高.     

基于铂纳米颗粒@金属有机骨架纳米模拟酶的无标记电化学赭曲霉毒素适体传感器的构建

以具有类过氧化物酶性质的Pt NPs@Mn-MOF纳米复合材料作为电极基底, 采用丝网印刷电极构建了一种无标记型电化学适体传感器, 用于赭曲霉毒素(OTA)的检测. 利用Pt NPs@Mn-MOF的模拟酶特性, 将其作为电极基底用于捕获OTA适体链, 同时催化H₂O₂还原产生电流响应信号. OTA的引入会减少纳米酶的催化活性位点, 从而导致电流信号降低. 在0.01~300 ng/mL范围内, 随着OTA浓度的增加, 电流响应值逐渐降低; 采用计时电流法检测电流响应信号, 从而间接实现了对OTA的定量检测. 此外, 该生物传感器通过U盘式小型工作站进行检测, 不仅可与电脑连接进行检测, 还可与手机连接进而实现实时检测, 并且其检测灵敏度高、 重现性好, 检出限低至3.33 pg/mL(S/N=3). 该传感器可用于真实玉米样品中OTA的检测, 在真菌毒素现场检测中展现出潜在的应用价值.     

纳米钯电化学适配体传感器用于血管内皮生长因子的检测

基于目标诱导适配体片段连接,以修饰于电极表面的纳米Pd作为适配体固定平台,构建检测血管内皮生长因子(VEGF)的电化学适配体传感器。方法将VEGF适配体切成两段,其一为捕获探针,通过Pd-S键固定在以电沉积和二硫苏糖醇(DTT)封闭相结合法制备的纳米钯修饰电极表面;其二为信号探针,3'端修饰有二茂铁基团。由于VEGF与适配体之间强的相互作用,可连接此两段适配体序列并在电极表面形成稳定的适配体复合物,此时二茂铁靠近电极表面,产生电信号,从而实现对VEGF的检测。结果表明,在pH 7. 0的Tris-HCl缓冲溶液中,二茂铁的峰电流与VEGF浓度在5～40 pmol/L范围呈良好线性关系,检测限为0. 4 pmol/L。     

导电高分子纳米粒子负载探针的凝血酶电化学发光适配体传感器

以特异性识别凝血酶的适配体为分子识别物质,以氨基钌联吡啶衍生物（Ru1）为电化学发光信号物质,基于吡咯/N-（2-羧乙基）吡咯纳米粒子（Ppy-pa NPs）负载适配体和Ru1研制了一种高灵敏检测凝血酶的电化学发光适配体传感器.以N-（2-羧乙基）吡咯和吡咯为单体,采用微乳液聚合方法制备了Ppy-pa NPs.通过EDC/NHS将Ru1与Ppy-pa NPs表面的羧基共价连接制备了Ru1功能化Ppy-pa NPs（Ru1-Ppy-pa NPs）.利用核磁共振图谱、傅里叶变换红外光谱和投射电子显微镜图对Ppy-pa NPs和Ru1-Ppy-pa NPs进行了表征.将Ppy-pa NPs Nafion混合物滴涂在石墨电极表面制备成电化学发光化学传感器,可高灵敏检测三丙胺（检出限为3.0×10-8M）.通过电化学氧化将对氨基苯磺酸共价键合在石墨电极表面,将5′修饰氨基凝血酶适配体I（TBA-I）共价连接在对氨基苯磺酸修饰的石墨电极表面制备成电化学发光适配体传感器.将5′修饰氨基凝血酶适配体Ⅱ（TBA-Ⅱ）标记在Ru1-Ppy-pa NPs表面制得电化学发光适配体信号探针（Ppy-pa NPs-Ru1-TBA-II）.当凝血酶存在时,凝血酶与电极表面的TBA-I特异性结合,再与信号探针结合形成夹心结构,产生很强的电化学发光信号.该传感器具有极低的检出限（3.0×10-16M）和良好的选择性.本工作表明以Ppy-pa NPs为电化学光探针的载体可构建高灵敏度和选择性的电化学发光生物传感器.     

以聚硫堇为电化学探针的非标记型核酸适配体传感器

采用电聚合法制备了聚硫堇氧化还原电化学探针, 以金纳米粒子为固定核酸适配体的载体构建了非标记型核酸适配体传感器. 用电化学阻抗谱对传感器的组装过程进行了监测, 用循环伏安法和差分脉冲伏安法考察了传感器的电化学行为. 结果表明, 该传感器对凝血酶的检测在1.0 pg/mL～500 ng/mL范围内呈良好的线性关系, 相关系数为0.998, 检出限为0.38 pg/mL. 该传感器制备简单、 灵敏度高且抗干扰能力强.     

基于Au-MoS2和hemin的双酚A电化学适配体传感器研究

本文基于双酚A(BPA)与其适配体互补链(cDNA)对适配体的竞争结合作用构建了检测BPA的电化学传感器。制备了金纳米粒子与二硫化钼的纳米复合物(Au-MoS_2),并将其修饰到玻碳电极(GCE)表面,制得修饰电极Au-MoS_2/GCE。通过巯基修饰的cDNA与适配体的杂交反应,生成双链DNA(dsDNA),利用其中cDNA的巯基在金纳米粒子表面生成Au-S键的化学吸附作用,将dsDNA修饰到电极表面。利用具有卟啉平面结构的氯化血红素(hemin)在dsDNA沟槽中的嵌插作用,制得电化学传感器Hemin-dsDNA/Au-MoS_2/GCE。基于hemin对于H_2O_2和对苯二酚(HQ)的化学反应的电催化作用,建立了差分脉冲伏安法(DPV)测定BPA的分析方法,由于BPA与适配体结合的亲和性较强,在一定实验条件下,溶液中BPA浓度越高,导致更多的hemin从电极表面脱落,结果表明,在优化的实验条件下,DPV峰电流值与BPA浓度在1.0 nmol·L~(-1)至10.0μmol·L~(-1)的范围内呈线性关系,检测限为0.8 nmol·L~(-1)。本文还考察了传感器的稳定性与选择性,并将其用于实际样品中BPA的检测,结果满意。     

基于“G-4联体”适配子探针的电化学发光传感器检测Pb2+

在金电极表面,通过Au-S键接上具有"茎-环"结构的发夹适配子探针(Hairpin aptamer probe,HAP);当加入Pb2+时,促使发夹结构适配子的"茎-环"结构打开,形成G-4联体,暴露出的3’-NH2与CdS量子点(QDs)结合,导致电化学发光,据此可构建测定Pb2+的量子点电化学发光"Turn on"型传感器。对电化学发光传感器进行了表征。在2.0×10-10~5.0×10-8mol/L范围内,Pb2+浓度与其响应的ECL信号呈线性关系,检出限为3.74×10-11mol/L。传感器有良好的选择性、稳定性及重现性。     

基于核酸适体电化学生物传感器用于腺苷的免标记检测

以纳米MnO2作为适体固定的构建平台,制备了一种基于核酸适体的新型腺苷电化学生物传感器.固定于电极表面的适体探针与目标腺苷杂交后使电极界面的结构发生改变,通过[Fe(CN)6]3-/4-氧化还原探针监测传感器表面电子传递电阻的变化,以此作为检测信号进行腺苷的免标记检测.表面电子传递电阻的变化值与腺苷浓度的对数在1.0×...     

基于杂交指示剂的无标记适配体电化学传感器用于铅离子检测

为克服传统重金属铅离子(Pb²⁺)检测方法无法适应现场在线分析的缺陷,该研究以杂交指示剂亚甲基蓝(MB)作为电化学信号探针,以适配体作为Pb²⁺识别原件构建无标记适配体电化学传感器。在金电极表面,通过先后修饰适配体及其互补序列cDNA形成双链,随后吸附在双链间的MB通过差分脉冲伏安法产生强烈的电化学信号。当Pb²⁺存在时,适配体特异性捕获Pb²⁺造成双链断开释放MB,从而造成电信号降低,实现对Pb²⁺的定量检测。构建的电化学传感器对Pb²⁺的线性范围为0.1～100 000μg/L,检出限低至33.4 ng/L,对牛奶和湖水样品的加标回收率分别为87.1%～115%和106%～108%,相对标准偏差(RSD)分别为10%～13%和5.0%～9.5%。该方法构建的无标记适配体电化学传感器具有制备简单、成本低廉、灵敏快捷等优点,有望应用于环境及食品工业中Pb²⁺的现场分析。     

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。     

量子点CdS电化学发光传感器对DNA损伤研究

研制了用于研究DNA损伤的电化学发光传感器。在0.1 mol/L CdCl2和0.02 mol/L Na2S2O3(0.1mol/L HCl调节至pH 2～3,50℃)溶液中,采用循环伏安法(CV)在玻碳电极表面原位沉积硫化镉纳米晶,构建了硫化镉纳米晶修饰的电极界面(CdS QDs/GCE);以半胱氨酸为连接剂,利用羧氨键(CONH)将氨基修饰的短链DNA组装到CdS表面(DNA/CdS QDs/GCE)。以H2O2为共反应剂,利用电化学发光方法研究了全氟辛烷磺酸对DNA的损伤。结果表明,全氟辛烷磺酸温浴后的双链DNA修饰硫化镉的电化学发光信号强度介于单链和双链DNA之间,且随着全氟辛烷磺酸浓度的增加,电化学发光信号值变大,同时电化学阻抗曲线显示全氟辛烷磺酸致电极界面的电子传递性能降低。可以推测,PFOS可能导致DNA链的扭曲或断裂。     

基于铁氰化铜的非标记型核酸适配体传感器的构建及其对腺苷的检测

采用电化学沉积法在金电极表面制备了铁氰化铜(CuHCF)氧化还原电化学探针,通过CN~-(CuHCF)和金纳米粒子(GNPs)之间形成Au-CN键的强相互作用力,将GNPs组装到电极表面后,再通过Au-S键将巯基化的腺苷适配体组装到电极表面,构建了高灵敏检测腺苷的非标记型核酸适配体传感器。利用电化学阻抗对传感器的组装构建过程进行监测。用循环伏安法和差分脉冲法考察了该传感器的电化学行为,并探讨了支持电解质和扫速对传感器的影响。在最优实验条件下,该传感器对腺苷在100 fg/mL~50.0 ng/mL范围内呈良好的线性响应,相关系数为0.998,检出限为45.0 fg/mL。     

聚丙烯酸钠-Nafion包覆三联吡啶钌掺杂SiO_2纳米粒乙肝表面抗原的检测

利用Nafion与聚丙烯酸钠的混合膜包覆三联吡啶钌(Ru(bpy)_3~(2+))掺杂SiO_2纳米粒制备了用于生物标记的电化学发光纳米粒,并构建了信号放大的免疫检测探针。结合免疫磁珠构建的捕获探针,建立了乙肝表面抗原的双抗体夹心电化学发光免疫检测方法。该方法的线性范围为5.0~1000pg·m L~(-1),相关系数R~2为0.9959,最低检测限为1.73 pg·m L~(-1)(S/N=3),表现出了高达200倍浓度差的宽线性检测范围和高灵敏度。