纳米金自组装膜的IgM压电免疫传感器的研究

利用等离子体聚合膜沉积技术和纳米金亚单层自组装技术设计传感器界面，用 于固定羊抗人M抗体，研制了一种新的M压电免疫传感器．先在石英品振上沉积正丁 胺等离子体聚合膜，通过戊二醛交联结合一半肮胺单层膜，利用膜上流基与纳米金 键合组装纳米金亚单层，得到可用于固定18kI抗体的界面，再以牛血清白蛋白 (BSA)和聚乙二醇(PEG)封闭晶振上的非特异性吸附位点．实验探讨了影响纳米金自 组装和抗体包被等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，与戊二醛共价交联固定法和金电极表面直接吸附固定法进行了比较．结果表明 ，以纳米金单层作界面固定抗体时，具有传感界面不需活化、固定抗体的活性高、 检测时的非特异性吸附小、传感器能反复再生等优点．将传感器用于实际样品的检 测，结果令人满意．     

基于纳米金自组装膜固定辣根过氧化物酶的生物传感研究

将辣根过氧化物酶(HRP)通过纳米技术和自组装技术固定于电极表面,制得了酶修饰电极.纳米金与HRP形成了静电复合物并高效地保持了HRP的生物活性,以对苯二酚作为电子媒介体,差示脉冲伏安法(DPV)研究生物酶电极测定H2O2的线性范围为5.0×10-6～1.0×10-3 mol/L,检测限为2.5×10-6 mol/L,线性方程为△I=0.34765+4.05553CH2O2(mM).酶电极的表观米氏常数(K(app))为0.0675 mmol/L.实验同时证明该生物酶电极具有良好的稳定性和使用寿命.     

基于磁性纳米粒子的葡萄糖生物传感器

葡萄糖是生物体的重要代谢产物,其浓度的检测对糖尿病人极为重要.葡萄糖氧化酶因其价格低廉、稳定性好和实用性强而成为一种理想的酶.它含有素黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)氧化还原中心,能催化电子从葡萄糖转移至葡萄糖酸内酯,已经被广泛应用于监测糖尿病的葡萄糖水平.     

纳米金胶增强葡萄糖生物传感器的构建

将纳米金胶(AuNPs)和羟基磷灰石(HAp)按一定比例混合制备了新型复合膜用于葡萄糖氧化酶(GOD)的固定,构建了高灵敏的葡萄糖传感器。由于纳米金胶的存在,葡萄糖氧化酶的直接电化学性质得以增强,在去除氧气的PBS(pH 7.0)介质中,固定在复合膜内的GOD表现出一对良好的氧化还原峰。在饱和氧气条件下,当加入一定量的葡萄糖时,由于GOD催化葡萄糖氧化消耗溶液中的溶解氧,-0.8 V处溶解氧的还原峰电流降低,且峰电流降低的量与葡萄糖浓度在0.02～1.62 mmol/L范围内呈线性相关,检出限为5.0μmol/L,检测灵敏度达9.91 mA.mol-1.L,可实现对葡萄糖的快速检测。     

基于谷胱甘肽-壳聚糖自组装的葡萄糖生物传感器

采用壳聚糖-谷胱甘肽复合膜固定葡萄糖氧化酶构建电流型葡萄糖生物传感器。通过循环伏安法对酶膜状态进行表征,实验结果表明,壳聚糖-谷胱甘肽复合膜可以辅助电子传递,提高电极的电流响应。选用正交表L9(34)设计实验方案,分析最佳实验条件。在优化条件下,该传感器对葡萄糖溶液浓度有良好的线性关系,线性范围为1～18 mmol/L,检出限为1.3 mmol/L。实验表明,此传感器具有响应快、稳定性及选择性良好的特点。适用于临床尿样中葡萄糖的测定。     

基于电聚合膜和纳米金自组装的生物分子固定化新方法的研究

结合电聚合膜和纳米金自组装技术,提出了一种新的生物分子固定化方法,研制成一种检测抗胰蛋白酶的压电免疫传感器。通过在石英晶振金电极表面电聚合邻苯二胺膜,再在膜表面自组装一层纳米金粒．以静电吸附作用固定抗体(抗原),实现对相应抗原(抗体)的检测。利用扫描电镜技术,从形态上考察了晶振金电极上自组装纳米金后的表面形貌。研究了抗体的固定化条件,探讨了传感器的响应与再生性能结果表日月．这种固定化方法对所固定的生物分子的生物活性影响小,传感器的测定灵敏度高．响应性能和再生性能较好。     

纳米颗粒增强的葡萄糖生物传感器

研制的纳米增强葡萄糖传感器是用纳米憎水Ａｕ颗粒。亲水Ａｕ颗粒、憎水ＳｉＯ_２颗粒以及Ａｕ和－ＳｉＯ_2颗粒混合与聚乙烯醇缩丁醛（ＰＶＢ）构成复合固酶膜基质,用溶胶－凝胶法固定葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ）,组成葡萄糖生物传感器．实验表明,纳米颗粒可以大幅度提高固定化酶的催化活性,响应电流从相应浓度的几十纳安增强到几千纳安,电极响应迅速, １ｍｉｎ达到稳态,探讨了纳米颗粒效应在固定化酶中所起的作用,开辟了制备直接电子传递第三代生物传感器的新途径和纳米颗粒应用的新领域。     

基于壳聚糖-纳米金/纳米普鲁士蓝/L-半胱氨酸修饰的 葡萄糖传感器的研究

在金电极表面修饰一层L-半胱氨酸,再利用静电吸附作用固定纳米普鲁士蓝(nano-PB),然后利用壳聚糖-纳米金复合膜将葡萄糖氧化酶(GOD)固定于修饰电极表面,制成新型的葡萄糖传感器.通过交流阻抗技术,循环伏安法和计时电流法考察了电极的电化学特性.在优化的实验条件下,该传感器在葡萄糖浓度为3.0×10-6～1.0×10-3 mol/L范围内有线性响应,检测下限为1.6×10-6 mol/L.此外该传感器具有响应快、稳定性好和选择性良好的特点,能有效排除常见干扰物质如抗坏血酸、尿酸等对测定的影响.     

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。     

基于自组装L-半胱氨酸与纳米金的H2O2生物传感器

通过在金电极表面自组装L-半胱氨酸,再分别吸附纳米金与辣根过氧化物酶(HRP)的方法,成功的制备了H2O2生物传感器.采用循环伏安法考察了传感器的电化学特性,电极对H2O2在浓度为2.1×10-6～3.6×10-3 mol/L的范围内呈线性,检出限为8.9×10-7 mol/L (S/N＝3).该传感器具有稳定性好,线性范围宽,检出限低等优点,同时具有一定的抗干扰能力.     

乙酰半胱氨铜自组装修饰金电极作为生物传感器测定一氧化氮

将铜离子共价键合到自组装在Au电极表面的乙酰半胱胺单分子层上,获得了乙酰半胱胺铜自组装单分子膜修饰电极(CuACYS CME),研究了它的电化学性质,并采用扫描电子显微镜(SEM),X射线荧光仪(XRFS),X射线光电子能仪(XPS)以及循环伏安法(CV)对该电极表面进行了表征。在pH 3.0时,循环伏安图显示Cu修饰层存在一对氧化还原峰,其峰电位分别为Vp1a=246 mV,Vp1c=101 mV(vs.SCE)。它的表面电子转移系数α为0.52,速率常数Ks=0.04 s-1,表面覆盖度Γ=1.2×10-10mol/cm2,属于单分子层吸附。在pH 2.0~5.0的NaAc底液中,该电极对NO的还原有催化作用,pH 3.0时NO的还原过电位为VpcⅡ=-672 mV,较在裸电极上(-1.1V)降低了约600 mV,采用示差脉冲伏安法(DPV)测定催化电流与NO的浓度在3.1×10-9~4.7×10-8mol/L范围内呈良好的线性关系。NO催化还原过程的异相电子转移速率常数为3.12×10-3cm/s。     

纳米颗粒复合材料增强的葡萄糖生物传感器

二氧化硅和金或铂组成的复合纳米颗粒可以大幅度地提高葡萄糖生物传感器的电流响应,其效果明显优于这三种纳米颗粒单独使用时对葡萄糖生物传感器的增强作用。除了具有吸附浓缩效应,吸附定向和量子尺寸颗粒 应外,复合纳米颗粒比单独一种纳米颗粒更易于形成连续势场,降低电子在电极和固定化酶间的迁移阻力,提高电子迁移率,有效地加速了酶的再生过程,因此复合纳米颗粒显著增强了传感器电流响应。     

基于胱胺/壳聚糖/酶标纳米金自组装的的酪氨酶传感器的研制

通过自组装技术构制了一种简单有效的酪氨酸酶传感器。该法先通过戊二醛交联将壳聚糖固定在胱胺修饰的金丝电极上,进而通过氨基与纳米金的强力相互作用将酶标纳米金固定在壳聚糖层上。结果表明,酪氨酸酶能很好地保持其生物活性,所构制的传感器达到95%稳定状态电极的时间在15s以内。酚类化合物是通过酶催化产生的醌在-100mV(相对饱和甘汞电极)直接还原而测定的,传感器对邻苯二酚、苯酚、对甲基苯酚测定的灵敏度依次为2.216,4.828,4.885μA·μmol-1L.cm-2,检测限依次为0.32,0.60,0.18μmolL-1。二周后活性仍保持原有活性的75%。     

基于纳米复合材料/壳聚糖膜的葡萄糖生物传感器研究

采用纳米普鲁士蓝/金纳米粒子/壳聚糖(nano-PB/AuNPs/Chit)复合膜固定葡萄糖氧化酶(GOD)构建新型葡萄糖生物传感器。通过电化学阻抗谱以及电流-时间曲线法(I-t)研究了传感器的电化学特性。结果表明,传感器在葡萄糖浓度为0.01～1.0 mmol/L范围内呈线性,响应灵敏度为68.15μA.(mmol/L)-1.cm-2,表观米氏常数为5.1 mmol/L。该传感器可用于糖尿病人血糖的测定。     

基于金纳米棒-壳聚糖复合膜的葡萄糖生物传感器

本文采用金纳米棒-壳聚糖复合膜固定葡萄糖氧化酶构建电流型葡萄糖生物传感器.通过电化学交流阻抗法和循环伏安法对酶膜状态进行了表征,得到了相应的等效电路和动力学参数.实验结果表明,金纳米棒-壳聚糖复合膜可以辅助电子传递,提高电极的电流响应,并使生物传感器的使用温度范围有很大的扩展.此传感器表现出对葡萄糖溶液浓度的优良响应,线性范围在2.78×10^-5mol/L—2.22×10^-3mol/L,响应灵敏度约为7.819μA·cm^-2(mmol/L)^-1,表观米氏常数为10mmol/L.本工作还研究了温度和溶液pH值对电极电流响应的影响.     

纳米生物传感器探针材料：合成、组装及应用

生物传感器因选择性高、分析速度快、准确度高等特点,在生物医学、环境监测及食品安全等领域应用广泛.纳米探针材料是生物传感器中的核心部件,对检测信号的输出和放大,起到至关重要的作用.本文总结了近十年来本团队利用智能高分子精准调控纳米粒子合成的研究成果,发展了多种生长模式,量身定制出三十多种高效可医用探针材料;通过智能高分子修饰纳米探针表面,实现了不同维度(1D、2D和3D)的宏观可控自组装.最后,基于设计的探针材料及其组装结构,构建了一系列生物传感器,探索了其在食品安全检测和医疗诊断领域的应用.     

基于聚二硫二丙烷磺酸膜修饰FET延长栅极的L-胱氨酸传感器

将场效应晶体管(FET)的栅极金电极(GGE)延长一定距离,在GGE表面自组装上聚二硫二丙烷磺酸(SPS)膜,构建了一种可检测L-胱氨酸(L-cystine)的新型传感装置.该传感界面的SEM表征、电化学性能测试和XPS分析结果表明,在溶液中带负电荷的SPS聚阴离子膜可通过静电作用吸附结合带正电荷的目标物L-胱氨酸,形成双电层结构而产生识别一价有机铵离子的膜电位.该电极在磷酸盐缓冲溶液(pH=5. 0)中对L-胱氨酸有良好的电位响应性能,线性范围为5. 0×10~(-6)～1. 0×10-3mol/L,响应灵敏度为(58. 25±1. 5)m V/-pc(25℃),检出限为2. 69×10~(-6)mol/L.该电极响应快(30 s),重现性及稳定性好.常见氨基酸如L-甘氨酸、L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-天冬氨酸、L-脯氨酸、L-苏氨酸、L-组氨酸、L-亮氨酸、L-色氨酸及L-甲硫氨酸等均不干扰电极对L-胱氨酸的测定.该电极可用于实际猪血清样品中L-胱氨酸的测定,回收率为91. 2%～107. 8%,说明该方法是一种装置简便,能准确测定L-胱氨酸的新手段.     

利用层层累积技术制备基于纳米碳管的葡萄糖生物传感器

以多壁纳米碳管(MWNTS)为电子媒介体和酶的吸附载体,利用层层累积的自组装技术固定葡萄糖氧化酶(GOX)的多层(MWNTa/GOx).复合薄膜修饰电极,制备了一种新型葡萄糖生物传感器.结果表明,传感器对葡萄糖的响应电流值随着MWNTa//GOx复合薄膜层数的不同而变化,当MWNTa//GOx复合薄膜的层教为6时,响应电流值迭到最大.(MWNTs/GOx).复合薄膜修饰的葡萄糖生物传感器对30mmol/L葡萄糖的响应电流为1.63μA,响应时间仅为6.7 s.该生物传感器检测的线性范围为0.5～15 mmol/L,最低检测浓度可达0.09 mmol/L.     

基于多壁碳纳米管和聚丙烯胺层层自组装的葡萄糖生物传感器

经混酸处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)末端及侧壁带有含氧基团,能与阳离子聚电解质通过静电作用结合,也能与酶蛋白非特异性结合。利用层层自组装法在铂(Pt)电极表面构建了聚丙烯胺(PAA)-MWC-NTs-葡萄糖氧化酶(GOx)膜,研究了自组装薄膜的表面微观形貌和电化学性质。组装层数为6层时最优,对葡萄糖响应线性范围为5.0×10-4~2.10×10-2mol/L;检出限为1.0×10-4mol/L(S/N=3);灵敏度为4.95μA/(mmolcm2),响应时间3.80s;GOx表观米氏常数为17.79mmol。对抗坏血酸等具有较强的抗干扰能力,10天后电极响应电流保持最初的91.79%。3次平行实验的RSD为4.85%。