聚吡咯差异修饰的纳米材料应用于血清中不同类型标志物检测的传感器研究

摘要

导电聚合物(conducting polymer)又称导电高分子材料,它是指通过复合或掺杂等手段得到的一类具有良好导电性能的聚合物。在导电聚合物中,聚吡咯(PPy)由于具有优良的导电性,成膜性,稳定性和杰出的生物相容性,目前已经广泛应用于电化学传感器的构建。而电化学传感器相对于传统的分析方法而言,其具有操作简单,成本低,无毒环保,检测限低,灵敏度高等优势。基于此,本研究根据人血清标志物分子结构的差异,利用导电聚合物聚吡咯为基础设计了两类传感器,一类是根据羧基聚吡咯的功能化表面构建的免疫传感器,另一类是利用合金聚吡咯的电催化活性构建的生物传感器。具体研究工作如下:
　　1.多壁碳纳米管表面原位聚合羧酸吡咯的 SAA免疫传感器的构建与应用
　　本研究选择用离子液(IL)和壳聚糖(Chit)分散的多壁碳纳米管(MWCNTS)作为电极的基底材料，其不但能够大大提升该传感器的导电性能而且能够解决 MWCNTS本身溶解性差、易于团聚的缺点。之后在均匀分散的MWCNTS表面采用循环伏安法（CV）原位聚合吡咯，采用CV方式聚合，能够控制PPy在电极表面的聚合厚度同时避免衡电压聚合导致的膜表面粗糙。最后为了成功固定抗体在生物膜表面，我们用衡电压法聚合羧酸吡咯，使其 PPy表面功能化带有大量的羧基官能团，根据羧基和氨基的酰氨反应，成功固定人血清淀粉样蛋白A（SAA）抗体。本研究通过扫描电镜（SEM）表征了PPy修饰在 MWCNTS表面后的一系列变化，包括修饰了羧基官能团后形貌的改变以及固定了抗体之后的进一步变化。此外，我们还通过傅里叶红外光谱技术（FTIR）证明了羧基官能团的成功修饰。本研究通过条件的优化，实现了该免疫传感器的低检测限和高灵敏度。从实验结果来看，在0.001 ng mL-1到900 ng mL-1范围内，该免疫传感器线性良好，检测限低至0.3ngmL-1（S/N=3）。该工作和市面上主流的SAA检测方法 ELISA结果进行比较，准确度有良好的一致性,但灵敏度和检测范围更好。表明该研究能够为临床工作快速灵敏的检测炎症标志物带来便利。
　　2.基于双金属聚吡咯/葡萄糖氧化酶修饰的电化学传感器的构建及血清中唾液酸化聚糖的检测
　　本实验利用吡咯单体的还原特性，用化学合成的方法，成功还原氯金酸和氯铂酸，制得双金属聚吡咯。该纳米复合膜不仅具备聚吡咯本身优良的导电性和成膜性，并且由于金铂双金属的存在使其具有电催化活性。之后为了增强电化学信号，用葡萄糖氧化酶（GOx）代替传统的封闭剂—牛血清蛋白（BSA），在葡萄糖和氧气存在的条件下，GOx能够催化葡萄糖生成葡萄糖醛酸，从而放大电化学信号。在检测靶标方面，我们利用接骨木凝集素（SNA）与α2,6-唾液酸化聚糖的特异性识别，对血清中α2,6-唾液酸化聚糖实现了灵敏检测。整个检测体系在磷酸缓冲盐溶液（PBS）中完成，通过滴加含有葡萄糖和过氧化氢的PBS溶液来定量。在最优的实验条件下，该电化学传感器在0.01 pg mL-1到800 ngmL-1浓度范围内对α2,6-唾液酸化聚糖有较好的线性响应,最低检测限达到0.003 pgmL-1(S/N=3)。该电化学传感器的成功构建，为临床上简便、快捷的检测α2,6-唾液酸化聚糖提供了可能。

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前言

第一章 多壁碳纳米管表面原位聚合羧酸吡咯的SAA免疫传感器的构建与应用

1 实验部分

1.1 试剂

1.2 仪器

1.3 多壁碳纳米管/壳聚糖/离子液纳米复合材料的制备

1.4 电化学免疫传感器的构建

1.5 电化学检测

2 结果与讨论

2.1电化学聚合法

2.2 纳米材料及其复合物膜的结构和形态表征

2.3 免疫传感器构建过程的电化学表征

2.4 免疫传感器的电化学特性

2.5实验条件的优化

2.6 免疫传感器标准曲线的建立

2.7 免疫传感器的特异性、重现性、稳定性

2.8 免疫传感器回收率实验

3 结论

参考文献

第二章 基于双金属聚吡咯/葡萄糖氧化酶修饰的电化学传感器的构建及血清中唾液酸化聚糖的检测

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1.2 AuPt-PPy纳米复合物的制备

1.3 生物传感器的构建

1.4 生物传感器的检测条件

2 结果与讨论

2.1 材料考察

2.2 材料的催化活性考察

2.3 生物传感器构建过程的电化学表征

2.4实验条件优化

2.5 生物传感器标准曲线的建立

2.6 传感器特异性、重现性和稳定性考察

2.7 临床血样检测

3 结论

参考文献

全文总结

文献综述:聚吡咯差异修饰的纳米材料应用于血清中不同类型标志物检测的传感器研究

1 电化学传感器的概述

2 电化学传感器的研究进展

3 导电聚合物-聚吡咯在电化学传感器中的应用

3.1 聚吡咯高分子材料概述

3.2 聚吡咯高分子材料在电化学传感器构建中的应用

4 结束语

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文