基于化学发光/电化学发光可视化传感平台的构建及免疫分析

来源 :信阳师范学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ares_sh
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近年来,一些重大疾病(如恶性肿瘤和心肌疾病等)的早期诊断越来越引起人们的关注。然而,在疾病的早期阶段,某些生物活性分子在人体中的含量往往很低,这就使得定量检测某些微量生物活性分子变得很困难。因此,提高检测的灵敏度和选择性一直是分析化学追求的目标。化学发光(chemiluminescence,CL)/电化学发光(elechemiluminescence,ECL)检测技术由于具有灵敏度高、线性范围宽、分析速度快等优点被广泛应用于免疫分析中。此外,成像作为近年来快速崛起的一种新技术,与CL/ECL技术联用可以有效实现对生物活性分子的可视化检测,已引起了广泛关注。同时,进一步提高免疫分析的灵敏度来实现人体中微量生物活性分子的高灵敏检测也是十分迫切和必要的。基于此,本论文通过将CL/ECL成像技术与不同信号放大策略相结合,构建了系列的新型CL/ECL成像生物传感新平台,实现了对生物活性分子的灵敏检测及生化分析。主要创新点及研究内容如下:1.基于鲁米诺-过氧化氢(luminol-H2O2)体系,结合酪胺信号放大(TSA)技术,构建了一种新型的CL成像免疫传感平台,实现了前列腺特异性抗原(PSA)的灵敏检测。为构建该平台,首先将PSA的一抗固定在载玻片的O型环上以识别PSA。通过PSA与Ab2的免疫反应,合成了辣根过氧化物酶(HRP)和Ab2功能化的Au NPs(HRP-Au NPs-Ab2)作为CL信号探针。探针上的Au NPs和HRP对luminol-H2O2体系CL的良好催化作用为PSA检测提供了双信号放大。此外,为了进一步提高灵敏度,我们还引入了TSA策略:将tyramine-HRP共轭物加入到O型环中,在H2O2存在下形成tyramine-HRP重复序列,由于传感界面上负载有大量的HRP可以持续催化luminol-H2O2体系,从而实现信号放大。另外,分别用光电倍增管(PMT)和电荷耦合器件(CCD)灵敏检测了PSA,线性范围分别为0.1–100.0ng m L-1(PMT)和0.5–100.0 ng m L-1(CCD)的,检出限分别为0.05 pg m L-1和0.1pg m L-1。测定了几种人血清样品中PSA的水平,结果与信阳市中心医院检测结果吻合,回收率在82.5%–117.0%之间。该CL免疫传感平台在视觉检测生物活性分子方面具有巨大的潜力。2.随着微加工技术的发展,微电极芯片进入了人们的视野,其中双极电极受到了人们的关注。因此,在上述工作的基础上,我们进一步发展,在双极电极的平台上结合TSA策略和酶催化沉淀技术(BCP)构建了一种新型的双极电极电化学发光(BPE-ECL)成像免疫传感器,用于心肌肌钙蛋白I(c Tn I)的可视化灵敏检测。在该平台中,Ru(bpy)32+/TPA体系的ECL被用作阳极上的信号报告单元;阴极端上,H2O2激发HRP活化酪胺,使得tyramine-HRP重复序列形成并发生BCP效应。在c Tn I存在下,来自HRP-Au NPs-Ab化合物和tyramine-HRP重复序列的大量HRP催化4-氯-1-萘酚(4-CN)在BPE阴极上形成不溶性沉淀,导致阳极上Ru(bpy)32+/TPA体系的ECL信号降低。检出限分别为5.0×10-13 g m L-1(PMT)和5.0×10-12 g m L-1(CCD)。此外,测定了人血清中c Tn I的含量,回收率在90.0%–112.0%之间。这种多重信号放大策略为低丰度生物标记物的生化分析提供了新的视角。3.通过在BPE阴极端原位生成Au NPs提高电极表面电导率,增强Ru(bpy)32+/TPA体系ECL信号,本章设计了一个高灵敏劈裂式ECL成像免疫传感平台,以实现对目标物肌红蛋白(Myo)的高灵敏检测。在该传感平台中,免疫反应发生在96孔板中,传感器上负载的碱性磷酸酶(ALP)催化AAP生成一定量的AA,将AA转移到BPE阴极上,催化HAu Cl4原位生成Au NPs。随着目标物浓度的增加,免疫反应生成的AA浓度增大,生成在BPE上的Au NPs的量也随之增加。通过电极表面生成Au NPs量的不同检测到阳极ECL信号的变化,实现了高灵敏劈裂式ECL免疫分析。结果表明:在目标物浓度在5.0×10-13–5.0×10-8 g m L-1内与ECL强度呈现良好的线性关系,检出限为3.0×10-13 g m L-1(PMT);在1.0×10-12–1.0×10-8 g m L-1之间成像的灰度值与目标物浓度的对数呈现良好的线性响应,检出限为5.0×10-13 g m L-1(CCD)。
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