基于硫化钼纳米复合材料电化学发光适配体传感器的构建及应用

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电化学发光(electrochemiluminescence, ECL),是电化学和发光技术结合的产物。ECL具有灵敏度高,设备简单,线性范围宽,试剂耗量少等显著地特点。由于量子点独特的电子尺寸效应、光学和电化学性质,基于量子点的电化学发光体系已广泛用于生物样品应用的研究。与传统的识别分子相比,适配体有很多优点,例如合成简单,易保存,费用低,高特异性和宽的应用范围。这些独特的性质使得适配体成为理想的识别元素来检测配体。目前,适配体已广泛的用来识别、分离和检测多种目标物,从小分子到蛋白质,甚至是整个细胞。纳米材料不仅可以作为一个好的基底材料固定蛋白质,还可以作为生物标记物用于生物分析。由于它们具有好的生物兼容性和导电性,大的比表面积,独特的电子和催化性质等优点,纳米材料快速地促进电化学发光生物传感器的发展。本论文结合电化学发光技术、量子点、适配体和纳米材料的优点,构建了新型的电化学发光适配体传感器,并应用于蛋白质的检测,实现了超灵敏分析。主要研究内容和创新点如下:1.基于层状结构的二硫化钼-石墨烯(MoS2-GR)纳米复合材料和纳米金,构建了一种新型的三明治夹心型的电化学发光适配体传感器,实现了对凝血酶的超灵敏检测。合成的MoS2-GR纳米复合材料通过SEM、 TEM、 XRD和Raman进行了表征。首先,MoS2-GR纳米复合材料组装在玻碳电极(GCE)表面;MoS2-GR具有好的导电能力,从而促进了电子的转移。接着,纳米金(AuNPs)覆盖在电极上,具有好的生物兼容性的纳米金提高了适配体1(Apt1)的固定量,进而固定更多的信号分子,并进一步放大ECL信号。随后,Apt1通过Au-S键结合到电极表面。最后,目标蛋白凝血酶和量子点标记的适配体2(QDs-Apt2)依次附着在电极上,形成一个三明治夹心型的电化学发光适配体传感器。结合MoS2-GR纳米复合材料,纳米金和三明治型结构的优点,多重信号放大的电化学适配体传感器得以实现。电化学发光强度和凝血酶浓度的对数成正比,线性范围是0.02-5.0pmol/L,检出限是1.3fmol/L (S/N=3)。此外,构建的适配体传感器已成功应用于人血浆中凝血酶的检测,加标回收率和相对标准偏差(RSDs)分别为90.0-102.4%和2.1-3.7%。该方法为蛋白质的灵敏检测提供了一个新途径。2.基于硫化钼-纳米金复合材料,构建了一个三明治型的电化学发光适配体传感器,灵敏检测血小板衍生生长因子-BB (PDGF-BB)。硫化钼-纳米金复合材料是通过简单的原位生长的方法合成的,并通过SEM和TEM进行了表征。结果表明,粒径一致的纳米金颗粒均匀的分散在层状的硫化钼表面。以硫化钼-纳米金复合材料作为基底材料,量子点作为信号探针,通过层层自组装的方法构建了一个三明治型的电化学发光适配体传感器。硫化钼-纳米金纳米复合材料展示出了好的导电性和生物兼容性,增大了电极表面适配体的负载量,从而进一步产生放大的电化学发光信号。在最优的实验条件下,构建的电化学发光适配体传感器对PDGF-BB的检测展示出了高的灵敏度,好的选择性和稳定性;线性范围达4个数量级(0.01-100pmol/L),检出限低至1.1fmol/L (S/N=3)。另外,该适配体传感已成功用于人血清样品中PDGF-BB的检测。加标回收率在88.0-100.1%之间,相对标准偏差为1.6-4.3%。本实验提供了一种纳米金修饰硫化钼的新方法,同时也为发展多样的电化学发光适配体传感器提供了一种新途径。
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