用于快速检测二噁英类化合物的QCM生物传感器的构建及应用

摘要

石英晶体微天平(QCM，Quartz Crystal Microbalance)传感器是一种响应谱广，灵敏度高，而且结构简单，成本低廉的检测器件，特别是其作为一种质量型传感器广泛用于分析化学、表面化学、生物化学和环境监测等众多领域。QCM传感器以石英晶体表面敏感薄膜为敏感元件，以AT切型石英晶体为换能元件，利用石英晶体的质量--频率变化关系，将质量、浓度等信号转换成频率信号输出，从而实现质量和浓度的检测。
　　 本论文以研制微浓度检测传感器为目的，通过使用抗体或受体修饰晶片电极表面，从而实现对尿微量白蛋白以及2，3，7，8-TCDD的实时检测。
　　 本课题的主要研究内容和研究结果如下：
　　 首先，论文对传感器从原理到分类以及各种传感器的相关应用做了简单的介绍，并结合压电石英晶体的原理以及目前常用的检测二噁英的方法，引出运用石英晶体微天平检测二噁英这一新技术。
　　 其次，论文通过多次实验对所搭建的检测系统进行了调试，确定了温度、进样速率对稳定性的影响，得出了保证系统的稳定性的实验条件，即：37℃恒温、最大加样流速为70μL/min。采用体积百分比浓度分别为5％、10％、20％、30％、40％的甘油溶液对系统进行测试，验证了系统的性能。
　　 同时，论文对自组装单层膜进行了概述，阐述了常见的自组装单层膜技术以及表征方法。并运用硫辛酸在石英晶体表面形成自组装单层膜，用循环伏安法和扫描电子显微镜对其进行了表征。
　　 再次，论文运用构建的生物传感器对尿微量白蛋白进行检测，通过记录传感器的频率变化，反映被测尿微量白蛋白样品的浓度大小。通过测定不同浓度的HSA，确定所搭建的生物传感器对尿微量白蛋白的检测范围是0.1μg/mL-20μg/mL，最小检测浓度0.1μg/mL，频率变化和样品浓度的拟合曲线为y=8.8131x+16.858，拟合优度R2为0.9945。
　　 最后，论文运用构建的生物传感器对2，3，7，8-TCDD进行了检测，根据芳香烃受体能够与二噁英发生结合的原理，检测2，3，7，8-TCDD标准品。检测范围是0.01-100 ng/mL。整个检测方法与气－质联用相比，具有快速，简单的特点。