基于纳米模拟酶新型免疫传感器的构建

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纳米材料模拟酶与天然酶相比,具有稳定性好,反应活性较高,比表面积大等特性,并且易于对各类功能分子或蛋白质等进行修饰和标记,已经受到越来越多的科研工作者青睐。本文合成了生物相容性好并且具有较强催化性能的P d-第四代树枝状聚合物复合材料(Pd/PAMAM)、Ag/Pd/Pt纳米复合材料、Pd-Ir双金属纳米材料、Cu-MOF/Au复合材料,并将其用于构建免疫传感器检测C-反应蛋白(CRP)和癌胚抗原(CEA)。具体内容如下:(1)利用Pd纳米立方与树枝状聚合物(PAMAM)上氨基的强结合能力形成Pd/PAMAM复合材料,并以此作为抗体标记物研制出一种电化学免疫传感器。首先通过氨基化石墨烯将C-反应蛋白抗体(anti-CRP)固定在电极表面,anti-CRP与CRP抗原结合后,该传感器可再与Pd/PAMAM标记过的C-反应蛋白的抗体(Labeled anti-CRP)结合。当向支持电解液中快速加入H2O2时,Pd/PAMAM催化H2O2产生电流响应信号,该电流响应信号与培育的C-反应蛋白浓度成正比关系,通过这种比例关系,实现对CRP抗原的定量检测。结果表明,该传感器用于C-反应蛋白的检测在1.0 ng/m L到150 ng/m L的范围内具有良好的响应性能,检测下限为0.33 ng/m L。(2)以制备的中空囊状银钯铂复合纳米材料模拟酶作为标记物,研制了一种标记型癌胚抗原(CEA)免疫传感器。首先通过Au-SH键将CEA抗体(anti-CEA)固定在金电极表面,抗体与CEA抗原免疫结合后,再与银钯铂复合纳米材料标记过的抗体(Labeled anti-CEA)结合,制成夹心型的免疫传感器。考察了免疫传感器的电化学特性,研究了抗原、抗体培育时间和抗体固定浓度等实验条件对传感器性能的影响。该传感器在CEA抗原浓度为0.1ng/m L到40 ng/m L的范围内有良好的线性关系,其检测下限为0.03ng/m L。实验结果表明:该免疫传感器选择性好、灵敏度高。(3)双金属纳米颗粒是由两种不同种类的单金属纳米材料复合而成的。这两种材料具有相容性,两者通常利用物理、化学方法合成。本文制备了Pd-Ir双金属纳米颗粒,并以此为催化剂,研制了一种非标记型癌胚抗原(CEA,carcinoembryonic antigen)免疫传感器用于CEA的快速检测。利用Pd-Ir双金属纳米颗粒将CEA抗体(anti-CEA)固定在玻碳电极表面,CEA抗体与CEA抗原免疫结合后,阻碍了电极表面的Pd-Ir双金属纳米颗粒对H2O2的催化氧化活性,导致电流响应信号减小。电流响应信号与CEA抗原浓度之间存在一定的比例关系,通过这种比例关系,实现对CEA抗原的定量检测。该传感器在CEA抗原浓度为0.05ng/m L到50 ng/m L的范围内有良好的线性关系,线性相关系数为0.9866,检测下限为0.017ng/m L。该传感器为CEA测定提供了一种新的简便手段。(4)采用溶剂热法,以均苯三甲酸(H3BTC)为有机配体与硝酸铜进行反应,合成了Cu-金属有机骨架(Cu-MOF)并对它进行表征。接着在Cu-MOF上负载金纳米颗粒形成Cu-MOF/Au复合材料,该材料对抗坏血酸的氧化具有良好的催化性。以氨基化石墨烯量子点作为固定基质,以Cu-MOF/Au复合材料作为标记材料,制备了一种夹心型癌胚抗原免疫传感器。该传感器在0.1ng/m L到70 ng/m L有良好的线性关系,线性相关系数为0.9886,检测下限为0.02 ng/m L。
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