生物素-亲和素自组装膜及其在生物传感器上的应用研究

摘要

由于生物素和亲和素间高度的特异性结合力、桥联作用以及多级放大作用，且多数的蛋白质、酶、抗体、DNA等可以较容易地生物素化，生物素化后并不降低其活性，使其在生物学、分子生物学、生物化学、临床医学等领域广泛应用。本文研究了生物素-亲和素自组装膜及基于该自组装膜的生物传感器在葡萄糖检测和端粒酶活性检测的效果。 将生物素-亲和素系统和纳米金效应结合起来，以石英晶体微天平(QCM)为手段，实时监测了生物素-亲和素系统固定葡萄糖氧化酶的一系列过程，探讨了不同浓度亲和素、生物素标记酶对吸附的影响，生物素标记前后酶的吸附过程，比较了纳米金修饰前后酶的固定效果。结果表明，通过生物素、亲和素间的特异性结合力能够很好的固定化酶，金片表面修饰纳米金颗粒可使基片表面固定的酶量提高1倍以上。 制备了基于生物素-亲和素系统固定化葡萄糖氧化酶的生物传感器，通过循环伏安曲线对电极进行了表征，讨论了酶的层数、溶液pH值、离子强度、搅拌速率、温度等各种实验条件对传感器性能的影响，测试了该传感器检测范围、灵敏度及电极的稳定性。结果表明，应用生物素-亲和素系统固定化酶制备的生物传感器有较大的电流响应及较好的灵敏度，本传感器能检测出0.5mM到40mM的葡萄糖浓度，检测范围较广，传感器的响应时间仅为6s。 以Bio-dATP作为聚合酶链式反应(PCR)底物，对端粒酶活性下PCR扩增反应的端粒DNA进行生物素标记，分别用压电石英晶体生物传感器和表面等离子基元共振生物传感器检测端粒酶活性，提出了新的检测端粒酶活性的方法。结果表明，用生物传感器方法检测端粒酶活性快速方便，通过纳米微粒质量放大及增效技术，提高了检测精度和灵敏度，缩短了响应时间，能够较好地分辨端粒酶的阴性和阳性以及不同种类端粒酶的活性，降低了检测下限。

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第一章绪论

1.1生物传感器

1.1.1生物传感器的概念及发展

1.1.2生物传感器的分类

1.1.3生物传感器的特点

1.1.4生物传感器的应用

1.2自组装复合膜

1.2.1自组装膜的组装方法

1.2.2自组装膜的特点

1.2.3自组装膜的表征技术

1.2.4自组装膜在生物传感器上的应用

1.3生物素-亲和素系统及其在生物传感器中的应用

1.3.1生物素-亲和素系统

1.3.2生物素-亲和素系统在生物传感器中的应用

1.4研究课题的提出

第二章应用生物素-亲和素系统固定化酶及其纳米增效的研究

2.1引言

2.2石英晶体微天平对生物素-亲和素系统固定化酶的研究

2.2.1实验部分

2.2.2结果与讨论

2.3基于生物素-亲和素系统纳米金增效固定化酶的研究

2.3.1实验部分

2.3.2结果与讨论

2.4本章结论

第三章基于生物素-亲和素自组装膜葡萄糖生物传感器的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1试剂与仪器

3.2.2酶电极的制备

3.2.3测试系统

3.3结果与讨论

3.3.1电极CV曲线表征

3.3.2不同条件对传感器电流的影响

3.3.3酶电极性能测试

3.3.4电子介体存在条件下电极电化学性能表征

3.4本章结论

第四章利用生物传感器检测端粒酶活性的研究

4.1引言

4.1.1DNA生物传感器

4.1.2端粒与端粒酶

4.2IAsys表面等离子体基元共振生物传感器检测端粒酶活性

4.2.1试剂与仪器

4.2.2实验方法

4.2.3结果与讨论

4.3压电石英晶体生物传感器检测端粒酶活性

4.3.1试剂与仪器

4.3.2实验方法

4.3.3结果与讨论

4.4本章结论

参考文献

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致谢