非标记液晶生物传感器检测人类β防御素-2的方法研究

摘要

液晶是一种处于液体和晶体之间的特殊物质状态，兼具液体的流动性和晶体的光学各向异性，因其具有这种物理性质被用作敏感元件来构建液晶生物传感器。液晶传感器主要是利用液晶的双折射特性，通过改变传感器基底膜的组装情况来控制液晶分子的取向，使得其在偏光显微镜下显示出不同的光学信号，进而达到检测目标物的目的。对比与其他检测方法，该方法具有构造简单、成本低、无需标记，响应快速、所呈现的光学信号肉眼可观等优点，在生物检测方面具有潜在应用价值，目前液晶生物传感器在生物分子的分析检测领域已有涉及。本课题结合液晶生物传感器的优势，将其应用到人类β防御素-2的检测，并对如何降低该方法的检测限做了一定的研究和探讨，具体研究内容和结果如下： 1、基于硅烷化试剂自组装膜法制备传感器基底。传感器基底经过3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)/二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵(DMOAP)混合醇溶液组装氨基化膜，再利用戊二醛(GA)对组装膜进行醛基化修饰用以偶联生物分子。用原子力显微镜和接触角测量结果表征基底组装情况，制成液晶池后通过偏光显微镜观察图像，根据图像的明暗程度判断液晶分子的取向。最终结果显示：当APTES与DMOAP体积比为3:1，GA含量为2%时，光学图像为均一的黑色图案，不会产生背景干扰。 2、基于直接免疫反应构建液晶生物传感器用以检测HBD-2。GA上的一个醛基与HBD-2抗体上的氨基反应，从而将HBD-2抗体固定在制备好的传感器基底膜上。当固定在基底表面的HBD-2抗体与一定浓度范围内的HBD-2特异性结合后，基底表面形貌发生变化，引起液晶分子的排列取向的变化，导致光学信号发生变化，以此实现对HBD-2的检测。当HBD-2的含量高于5.0ng·mL-1时，可观测到明显的光学图像变化，当HBD-2浓度在5~150ng·mL-1范围内时，光学图像的平均灰度强度与HBD-2浓度具有良好的线性关系，线性方程为：y=0.3497C+25.8449线性相关系数R2为0.9989，HBD-2的检测限为4.95ng·mL-1。 3、基于竞争免疫反应构建液晶生物传感器用以检测HBD-2。GA上的一个醛基与HBD-2上的氨基反应，从而将HBD-2固定在制备好的传感器基底膜上。固定在基底表面的HBD-2与样品中的待测HBD-2竞争结合HBD-2 抗体的结合位点，随着待测样中HBD-2的变化，结合至基底表面的HBD-2抗体的量会发生变化，从而基底表面形貌发生变化，引起液晶分子的排列取向的变化，导致光学信号发生变化，以此实现对HBD-2的检测。当HBD-2浓度在1~10ng·mL-1范围内时，光学图像的平均灰度强度与HBD-2浓度具有良好的线性关系，线性方程为：y=-4.0812C+62.7711，线性相关系数R2为0.9956，HBD-2的检测限为0.53ng·mL-1。 4、纳米金-HBD-2抗体复合物的制备。主要采用柠檬酸钠还原法制备了尺寸大小别为13nm的纳米金，优化了AuNPs-HBD-2抗体复合物的制备条件。采用紫外一可见吸收光谱、透射电子显微镜和纳米粒径分析方法对所合成的纳米金以及AuNPs-HBD-2抗体复合物进行表征。结果表明所合成的纳米金稳定均匀，制备的AuNPs-HBD-2抗体性质稳定，为后续制备一种基于纳米金信号放大的液晶生物传感器检测HBD-2奠定了基础。

目录

缩略词说明

1 绪论

1.1 人类β防御素概述

1.2 液晶简介

1.3 液晶生物传感器

1.4 纳米金的性质和应用

1.5 纳米金信号放大技术在生物传感器中的应用

1.6 研究目的和意义

1.7 研究内容和创新点

2 液晶生物传感器基底的组装和表征

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 基于直接免疫分析原理的非标记液晶生物传感器检测HBD-2

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 基于竞争免疫原理的非标记液晶生物传感器检测HBD-2

4.1 前言

4.2 实验方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 纳米金-HBD-2抗体复合物的制备

5.1 前言

5.2 实验方法

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

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