基于自组装膜生物固定化与信号转换的电化学免疫传感器的研究

摘要

生物传感器在临床诊断、食品与环境检测等领域具有广阔的应用前景，是当前分析化学研究的重要前沿之一。生物传感器研究的核心是传感界面生物分子的固定化技术及生物识别的信号转化技术。寻找新材料、新方法，发展选择性好、灵敏度高的生物传感技术是该领域的研究热点。为此，本文开展了以下三方面的工作： 1.提出了一种基于胱胺自组装膜和SiO2纳米颗粒增强效应的生物分子固定法，并将之用于日本血吸虫压电免疫传感器的研究。将SjAg@SiO2固定于修饰了胱胺自组装膜的石英晶体表面，发展了一种新型压电免疫传感器，用于日本血吸虫抗体(SjAb)的检测。实验结果表明，SiO2颗粒的纳米三维(3D)空间结构有利于所固定的抗原对抗体的识别，进而获得了对目标物SjAb的高灵敏检测。所研制的传感器检测感染兔血清样中SjAb浓度(稀释比)的线性范围为1:88～1:3144，检测下限为1:4853(S/N=3)。 2.构建了一种基于纳米金标记和金增强表面吸附伏安分析的新型电化学免疫传感器。该方法以人免疫球蛋白G(h IgG)为模型分析物，利用夹心反应使固定化抗体与分析目标物h IgG及纳米金标记的hlgG抗体结合于电极表面，通过金沉积使电极表面的纳米金颗粒直径增大，并研究了金增强前后电化学行为的变化。研究结果表明，该法灵敏度高，选择性好，重现性好，操作简便，可望成为一种有潜力的新型高灵敏度免疫传感技术。 3.提出一种通过逐步组装的方法在金电极表面构建硫化铜膜，然后将抗体直接吸附在硫化铜膜表面制备了金属/绝缘层/识别层型的电容型免疫传感器。硫化铜膜的表征实验表明了通过逐步组装可以获得绝缘、超薄且厚度可控的硫化铜膜。当以人免疫球蛋白A为分析待测物时，在1.81 ng/mL～90.5 ng/mL浓度范围内可以获得良好的线性关系，检测限可达0.905 ng/mL，而且此传感器有着良好的再生性能。

目录

文摘

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第1章 绪言

1.1生物传感器

1.1.1生物传感器的结构和原理

1.1.2生物传感器的分类

1.2免疫传感器的分类

1.2.1电化学免疫传感器

1.2.2压电免疫传感器

1.2.3光学免疫传感器

1.2.4热量测量式免疫传感器

1.3压电免疫传感器的原理

1.4电化学酶联免疫传感器的原理

1.5免疫传感器的应用

1.5.1压电免疫传感器的应用

1.5.2电化学酶联免疫传感器的应用

1.6免疫传感器中生物材料的固定

1.6.1物理吸附法

1.6.2共价键合法

1.6.3聚合物包埋法

1.6.4交联法

1.7纳米金在生物传感器中的应用

1.8本论文的工作构思

第2章 基于胱胺自组装膜和SiO2纳米颗粒增强效应的日本血吸虫压电免疫传感器的研究

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1仪器与试剂

2.2.2 SiO2颗粒的制备与标记

2.2.3胱胺膜的组装

2.2.4 sjAg@SiO2的固定化

2.2.5检测过程

2.3结果与讨论

2.3.1抗原分子的固定化

2.3.2免疫反应条件的优化

2.3.3实时频率响应特征

2.3.4传感器的检测特性

2.3.5压电传感探针的再生

2.3.6临床样品分析

2.4小结

第3章基于纳米金增强吸附伏安分析的电化学免疫传感技术用于蛋白分子检测

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1试剂和仪器

3.2.2胶体金的制备

3.2.3纳米金标记羊抗人免疫球蛋白G

3.2.4碳糊电极的制备

3.2.5 ITO电极的制备

3.2.6测定过程

3.3结果与讨论

3.3.1传感界面的电化学行为

3.3.2金增强时间的优化

3.3.3金染界面的吸收光谱性质

3.3.4金染界面的电化学性质

3.3.5工作曲线

3.4小结

第4章基于硫化铜超薄膜的电容型传感器

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1仪器与试剂

4.2.2所用溶液和缓冲溶液

4.2.3硫化铜超薄膜的制备

4.2.4硫化铜超薄膜电化学与QCM表征

4.2.5电容检测

4.3结果与讨论

4.3.1硫化铜膜制备及表征

4.3.2电容测量原理

4.3.3 pH对传感器的影响

4.3.4传感器性能

4.4小结

结 论

参考文献

致谢

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