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生物传感器因为具有灵敏度高、响应速度快、成本低和易于微型化等优点而被广泛应用于现代生活中。氧化石墨烯(GO)因具有易于被修饰、机械强度高、水溶性好和光致发光等特点,在生物传感器研究中具有潜在的应用价值。本论文的工作主要集中在合成氧化石墨稀纳米复合材料,用于构建高灵敏的传感界面和新型信号增强效应的电化学生物传感器。具体开展了以下工作:
1、报道了一种快速有效的原位无电自沉积合成普鲁士蓝纳米立方体/氧化石墨烯(PBNCs/GO)复合材料的方法。仅仅通过控制实验参数,即可很好地实现PBNCs在GO上的可控生长,GO不仅仅是作为负载材料而且可以还原Fe(Ⅲ),电化学研究表明,GO的存在大大提高了普鲁士蓝的稳定性,而且PBNCs/GO修饰电极对过氧化氢具有优良的催化能力。通过这种简单可控方法制备的PBNCs/GO复合材料,在电子纳米器件领域中具有潜在的应用价值。
2、以Fe3O4-PDA-Au纳米复合物作为一抗固定基底,以普鲁士蓝为“人工过氧化酶”来标记AFP二抗,构建了一种可用于癌症标记物甲胎蛋白(AFP)灵敏检测的新型免疫传感器。本传感器的响应信号得到了双放大:首先,Fe3O4-PDA-Au纳米复合材料作为一抗固定化基底,增加了Ab1的固定量;第二,将具有大比表面积的氧化石墨烯作为负载Ab2和普鲁士蓝的载体,可以将更多的PB-Ab2通过夹心免疫反应连接到电极表面,进一步增强了响应信号。本文构建的传感器对AFP的检测限为1 pg/mL,线性范围为0.005-1 ng/ML和1-20 ng/ML。
3、提出了一种新型的基于氧化石墨烯-金纳米粒子(GO-AuNPs)复合材料作为一抗固定基底的高灵敏甲胎蛋白(AFP)的免疫传感器。利用HAuCl4的氧化性和多巴胺的还原性,在多巴胺聚合的同时原位生成金纳米粒子,并将HRP和Ab2共同固定到碳球表面,合成了Ab2-HRP-Au-PDA-carbon sphere纳米生物复合材料,此复合材料具有很高的HRP/Ab2比,可大大提高AFP检测的灵敏度。通过双抗体夹心免疫反应把Ab2-HRP-Au-PDA-carbonsphere特异性结合到电极的表面后,在含有双氧水和硫堇的PBS溶液里,通过双氧水-HRP-硫堇体系的电催化响应信号与AFP浓度的正比关系,实现了对AFP的灵敏性检测。AFP检测的线性范围为0.01-20 ng/Ml,检测限为3 pg/Ml。构建的这种传感界面可用于检测其它的蛋白质及应用到临床。