基于聚苯胺复合纳米材料的生物传感器研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuwh0415
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作为生物状态指标的肿瘤标志物的定量检测在疾病诊断中扮演着重要角色。通过抗体对抗原的特异性识别功能制备的免疫传感器来检测待测物质,不仅可以减少分析时间,而且具有很高的灵敏度和稳定性。聚苯胺(PANI)由于其独特的结构及电化学性能,为生物传感器和其他类型的传感器提供了出色的传感平台。本文基于PANI纳米复合材料构建了电化学传感器,以下是取得的研究成果:1.研制了一种用于灵敏检测甲胎蛋白(AFP)的“无标记”电化学免疫传感器。以高碳球@聚苯胺(HCS@PANI)为电化学传感平台,用于提高电极表面的电导率并且增加抗体(anti-AFP)的固定量。PANI与质子酸掺杂后,具有良好的电化学活性,可作为直接的电子介质进一步放大电化学信号。在最优条件下,抗原浓度在0.001-80 ng/mL的范围内呈现良好的线性关系,最低检测限为0.33 pg/mL,有望应用于人体血浆中AFP等肿瘤标志物的检测。2.纳米复合材料与单一纳米材料相比具有更好的性能,近几年被广泛应用于构建电化学免疫传感器中。二硫化钴(CoS2)所暴露出的活性边缘及大的比表面积能够实现对过氧化氢(H2O2)的催化还原,利用羧基化(-COOH)多壁碳纳米管(MWCNTs)独特的纳米结构,将易团聚的CoS2分散使其发挥出优异的催化性能。PANI的氨基(-NH2)基团将辣根过氧化物酶(HRP)生物分子共价固定在PANI膜上,进一步提高催化活性并使得信号进一步放大。本文以碳基纳米材料为基础,以金纳米粒子(Au NPs)为免疫平台,MWCNTs/CoS2@PANI-HRP为二级抗体(Ab2)标记,制备出灵敏度高、稳定性强、选择性好的三明治型免疫传感器。由实验结果表明,该传感器具有良好的电化学性能,线性范围为0.001-40 ng/mL,线性方程是y=-62.40-9.25logCCEA,R2=0.9948,检测限为0.33 pg/mL(S/N=3)。3.本文首次合成了新型的Ag NPs-PANI@MnO2标签,并实现了对癌胚抗原(CEA)的免疫分析。在该实验中,Au NPs被用作电化学传感平台,以改善电极表面的电导率并捕获一抗(Ab1)。使用PANI作为绿色环保的牺牲剂来双还原银纳米粒子(Ag NPs)和二氧化锰(MnO2),改善电导率和电化学信号。同时,通过MnO2和Ag NPs将H2O2催化还原为水(H2O)和氧气(O2)以实现双重放大传感信号。在优化的条件下,该免疫传感器的线性范围为0.0005-80 ng/mL,检测限为0.17 pg/mL(S/N=3)。4.本文中,我们利用辅助水热反应系统制备二氧化铈(CeO2)模拟辅助酶,并且在不使用任何模板和添加剂的情况下制备了Au NPs@PANI纳米复合材料,研究其对电化学免疫传感器的性能影响。以CeO2-Au@PANI-HRP/anti-CEA为信号探针,用于CEA检测的夹心型电化学免疫传感器的构建。CeO2-Au@PANI-HRP复合材料能够充分发挥其催化活性,可协同三重放大传感信号。
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