具有人工酶性质的新型纳米材料的合成及其在生物分析中的应用

摘要

在纳米技术的领域中，无机纳米材料模拟生物酶催化活性得到了研究者的广泛重视，无机纳米材料与常规生物酶相比，具有稳定性强，耐酸碱能力高，受温度影响小，易于制备，易于分离，生产成本低，容易标记与修饰等的优点，具有广泛的研究和良好的应用前景。除此之外，我们在合成材料的同时能够控制其形貌，使之更好地被我们利用，由于无机纳米材料低毒性和良好的生物兼容性的优良特性，这些具有模拟酶性质的纳米技术将来还有望应用到生命体的代谢过程中。
　　传感器是由生物，化学，物理，电子技术等多种学科相互交叉，相互渗透的新领域。电化学生物传感器具有灵敏度高，分析速度快，仪器价格低廉等优良的特点，被广泛的应用到环境监测，食品检测，临床监测当中。而具有人工酶性质的新型纳米材料具有吸附能力强，生物兼容性好，催化效率高的优良的特点，并且能够同时克服了生物酶的受环境影响大，容易失活的缺点，从而赋予了传感器更为优良的特性，使其更好的应用到生物分析中，从而达到了实时在线监测的目的。随着科学技术的发展，具有人工性质的纳米材料被广泛的作为生物标志物，在生物传感器的技术领域具有巨大的应用前景。
　　（1）我们为寻求一种简单、快速、灵敏和肉眼可见的检测奶制品中的三聚氰胺的方法是非常必要的。在一个小时以内，三聚氰胺能够用紫外-可见分光光度计检测到0.4μM以下，这个检测线要远远的低于美国或欧盟的检测线20μM以下，本研究提供了一个在资源受限的国家或地区检测三聚氰胺的超低浓度的方法。
　　（2）在这篇文章里，我们通过新型的理化方法合成一些形状尺寸不同的Pd@Pt纳米粒子，这种双金属纳米粒子具有类似于生物酶的高催化活性，我们把这种纳米材料应用在电化学免疫传感器中，用于检测肝癌标志物甲胎蛋白。由于Pd@Pt纳米粒子，独特的结构和特性，能够很好的负载甲胎蛋白抗体，并能够修饰在电极表面。此外，Pd@Pt纳米粒子优良的电化学特性能够增强电子的传导能力，增强电化学信号，因此提高了传感器的灵敏性。基于抗原-抗体独特的免疫反应，我们构建了一个以 Pd@Pt纳米粒子为基底材料检测甲胎蛋白（AFP）的免疫传感器。线性范围是0.001 ng/ mL-10 ng/ mL,最低检测限是0.2 pg/ mL。该免疫传感器被用来测定在人类血清中的甲胎蛋白（AFP）结果令人满意。此传感器的稳定性好、灵敏度高，结果令人满意。
　　（3）本实验设计了一种以聚多巴胺-还原石墨烯（PDA-GS）为基底材料，以Pd@Pt纳米粒子为二抗标志物的检测癌胚蛋白（CEA）的夹心型免疫传感器。利用聚多巴胺-还原石墨烯（PDA-GS）为基底材料既能够负载较多的抗体又能提高电子的导电率，加速电子的传递，同时以 Pd@Pt纳米粒子的高负载量及高催化活性，从而进一步提高了电化学传感器的高灵敏性。通过测得 Pd@Pt纳米粒子对双氧水催化的电化学响应信号。从而成功的制备了检测癌胚蛋白（CEA）的电化学免疫传感器。在最佳条件下，此传感器在癌胚蛋白（CEA）的浓度范围为0.01 pg/ mL-3 ng/ mL,在此线性范围内具有良好的线性关系，其检测限为0.005 pg/ mL,相关系数是0.998。此种方法灵敏可靠。
　　（4）在这篇文章中，我们设计了一种新型的理化方法合成一些形状尺寸很小的Au@Pt纳米粒子，这种双金属纳米粒子具有类酶性质，有很高的生物酶的高催化活性，我们把这种材料与氨基化石墨烯复合在一起，使其具有很高的负载能力，将这种复合材料应用与电化学免疫传感器中，用于检测乳腺癌标志物乳腺癌易感因子（CA15-3）。由于Au@Pt-NH2-GS纳米粒子，独特的结构和特性能够很好的负载乳腺癌易感抗体，并能够修饰在电极表面。此外，Au@Pt-NH2-GS纳米粒子优良的电化学特性能够增强电子的传导，增强电化学信号，因此提高了传感器的灵敏性。基于抗原-抗体独特的免疫反应，我们构建了一个以Au@Pt-NH2-GS纳米粒子为基底材料检测乳腺癌易感基因（CA15-3）的免疫传感器。线性范围是0.0001 ng/ mL--100 ng/ mL,最低检测限是0.05 pg/ mL。该免疫传感器被用来测定在人类血清中的乳腺癌易感基因（CA15-3）结果令人满意。此传感器的稳定性好、灵敏度高，结果令人满意。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 生物传感器

1.2 纳米材料

1.3 本论文的研究内容

第二章 基于双氧水-金纳米粒子快速检测三聚氰胺的体系

2.1 前言

2.2 试剂与仪器

2.3 实验部分

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 基于Pd@Pt双金属纳米粒子检测甲胎蛋白的无标记的免疫传感器

3.1 前言

3.2 试剂与仪器

3.3 实验部分

3.4 结果与讨论

3.5本章小结

第四章 基于Pd@Pt纳米粒子检测癌胚蛋白的夹心型的免疫传感器

4.1 前言

4.2 试剂与仪器

4.3 实验部分

4.4 结果与讨论

4.5本章小结

第五章 基于石墨烯-金铂复合纳米材料的一种高灵敏检测乳腺癌的电化学生物传感器

5.1 前言

5.2 试剂与仪器

5.3 实验部分

5.4 结果与讨论

5.5本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

附录