限域微通道中氧化锌纳米棒的生长机制及其生物荧光检测性能的研究

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现代社会中心血管疾病严重威胁到人类的身体健康,如何实现心血管疾病的早期诊断是人们关注的重点。由于早期患者体内的生物标志物浓度低,对生物检测器件提出了特异性好和灵敏度高的要求。其中,免疫荧光检测由于操作简便、检测灵敏度高,应用十分广泛。同时,操作简单、成本低、响应快的即时检测(POCT)器件是当前生物传感器的重要发展方向。因此,将具有体积小、高通量、集成度高等优点的微流控芯片用于生物检测,可以实现生物标志物的高灵敏即时检测。氧化锌(ZnO)纳米棒由于其高等电点以及独特的光学性能,在生物荧光检测中有广泛的应用前景。ZnO纳米棒的尺寸和形貌对其荧光检测性能有显著影响,因此需要优化材料的合成条件从而提高荧光检测的性能。本文在微流控芯片中构建限域的合成微环境,通过引入铝和镁的络合离子对ZnO纳米棒形貌进行调控,并对心脏疾病标志物C反应蛋白(CRP)进行免疫荧光检测。主要研究内容如下:1.设计并制备了平行四通道结构的微流控芯片,探究并优化合成ZnO纳米棒的工艺。首先,以种子层为基底,在不同通道宽度的微流控通道中合成ZnO纳米棒。结果表明,在通道宽度为300μm的条件下,合成的ZnO纳米棒表面积最大。在生长溶液中引入不同浓度的Al3+和Mg2+,在300μm的微通道中可合成不同长度和直径的ZnO纳米棒。结果表明,带负电的铝络合离子的引入使得ZnO纳米棒的直径减小,而带正电的镁络合离子的引入使得ZnO纳米棒的直径变大。2.利用异硫氰酸荧光素标记的羊抗牛免疫球蛋白G(FITC-anti bovine Ig G)对不同条件合成的ZnO纳米棒的荧光检测性能进行测试。结果表明,生长溶液中加入1 m M Al3+和1.5 m M Mg2+合成的ZnO纳米棒具有最佳荧光检测性能。分别利用这两个条件合成ZnO纳米棒,对CRP进行夹心免疫检测,检出限可达10fg/m L,实现了高灵敏度的荧光检测。最后对该检测方法进行抗干扰测试,在肌红蛋白和牛血清蛋白的影响下,荧光强度没有显著降低。这表明,该ZnO纳米棒阵列具有良好的抗干扰性和实际应用的潜力。
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