抑郁症标志物ASS1及松果菊苷的分子印迹电化学传感器构建及应用

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分子印迹电化学传感器在应用于复杂样品检测时展现了出色的分析效率,尤其是在疾病标志物及中药活性成分检测等领域大放异彩。抑郁症是一种发病率高,危害性大的精神疾病,临床缺乏客观诊断的方法,漏诊误诊时有发生。精氨酸琥珀酸合成酶1(ASS1)是尿液中的抑郁症标志物,实现其高灵敏、高选择的检测或对抑郁症的无创客观诊断提供帮助。松果菊苷是存在于多种药材中具有丰富药理活性的化学成分,开发可用于复杂样本(如血浆、药物制剂)中松果菊苷无需前处理的检测方法对于其体内外分析工作具有重要意义。为了实现ASS1及松果菊苷的高选择、高灵敏、低成本且快速的检测,基于目标待测物的化学特性及结构特点,本论文利用分子印迹技术结合电化学分析方法,采用应用前景更广阔的柔性电极,性能优异的电极修饰材料,最优的传感器结构及制备工艺,首次构建了针对ASS1和松果菊苷的分子印迹电化学传感器,并成功用于实际样本中目标物的检测。具体内容如下:1.基于金纳米粒子的双表位印迹传感器检测尿液中的抑郁症标志物ASS1通过电沉积金纳米粒子(AuNPs)于柔性电极氧化铟锡复合聚对苯二甲酸乙二酯(ITO-PET)上制备AuNPs/ITO-PET,实现了电信号的一级放大;进一步以AuNPs作为“锚点”固定由半胱氨酸修饰的表位肽链(Epitope-Cys),模板以稳定的金硫键(Au-S)定向固定在修饰电极的表面;选择生物相容性好、印迹效率高的多巴胺为单体,采用电聚合法在Epitope-Cys/AuNPs/ITO-PET上制备了印迹聚合物(MIP),以恒电位法移除模板后成功构建了表位印迹传感器(MIP/AuNPs/ITO-PET)。以扫描电子显微镜、原子力显微镜及电化学方法对传感器构建过程进行了表征,考察了金纳米粒子沉积时间、聚合条件以及洗脱条件等对传感器性能的影响,在最佳制备工艺下构建的印迹传感器可以精确捕捉识别体系中ASS1。考察了单表位与双表位模板用于印迹时传感器的检测性能差异:双表位印迹的灵敏度是单表位的2倍,单表位印迹传感器在0.3~3000 pg mL-1、双表位印迹传感器在0.15~6000 pg mL-1范围内均实现了ASS1的痕量选择性检测,该传感器不仅具有良好的重复性、稳定性及抗干扰能力,同时用于人体尿液样本中ASS1的加标回收检测时取得了良好效果。通过恒电位法移除嵌合的抗原使得传感器可重复使用,降低了检测成本,该法有望为抑郁症临床无创、客观诊断提供帮助。2.基于蜂窝状氧化石墨烯的印迹传感器用于复杂样品中松果菊苷的测定采用燃烧法成功制备了高导电、具有纳米级缺陷结构的蜂窝状氧化石墨烯(H-GO);通过电镜扫描、拉曼、红外光谱等表征了该材料的形貌及结构,以H-GO修饰柔性电极ITO-PET,将修饰电极置于碱液中活化,实现电信号的二次放大;选用间苯二酚作为功能单体,通过简单电聚合及洗脱构建了印迹传感器(MIP/aH-GO/ITO-PET)。得益于修饰材料H-GO大的比表面积,该传感器拥有极佳的导电性,同时表现出对松果菊苷良好的印迹性能;进一步通过光谱-电化学联用证明了传感器的成功构建,佐证其分析机理;考察了H-GO修饰量、聚合条件及洗脱条件对传感器性能的影响,最佳制备工艺下构建的传感器在0.1~100μM的宽线性范围内实现了松果菊苷的检测,检测限为1.6 nM(S/N=3),且具有良好的重复性、稳定性及抗干扰能力,并成功用于肉苁蓉酒及大鼠血浆中松果菊苷的直接检测。总之,该研究通过分别在柔性电极表面修饰金纳米粒子和纳米级缺陷结构的蜂窝状氧化石墨烯,构建了用于尿样中ASS1检测的双表位印迹电化学传感器和复杂体系中松果菊苷直接检测的分子印迹电化学传感器。首次实现了尿液中抑郁症标志物ASS1的电化学灵敏测定,为抑郁症标志物的检测提供了一种全新高效的方案,有助于抑郁症的无创客观诊断;也成功的实现了复杂样本中松果菊苷无需前处理的高灵敏、高选择、低成本检测,为松果菊苷提供了适用于体内外中性样本的分析方法。
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