基于纳米材料和酶构建的胆固醇和伴刀豆球蛋白A的电致化学发光生物传感器的研究.doc

基于纳米材料和酶构建的胆固醇和伴刀豆球蛋白A的电致化学发光生物传感器的研究电致化学发光(Electrogeneratedchemiluminescence,ECL)是一种由电化学氧化还原反应引发产生的特殊化学发光现象,因融合电化学和化学发光技术而具备操作简便、可控性好、灵敏度高、动力学响应范围宽等优点,近年来已成为一种非常重要而有价值的分析检测手段。本文主要结合纳米材料的优良性质,利用ECL检测技术构建生物传感器,检测胆固醇和伴刀豆球蛋白A(ConcanavalinA,ConA),拓展了电致化学发光检测技术在酶生物传感器和基于生物特异性识别作用的凝集素传感器方面的应用。具体研究工作如下：1.基于拟双酶协同催化产生过硫酸根的共反应试剂的胆固醇电致化学发光生物传感器的研究本研究通过设计一个拟双酶反应,产生过硫酸根(S2O；-)的共反应试剂以实现信号放大,从而构建了一种新颖的ECL酶生物传感器用于高灵敏检测胆固醇。首先,合成具有过氧化氢(H202)模拟酶作用的卟啉铁-石墨烯(hemin-GR)纳米复合材料,将它修饰在玻碳电极(GCE)上,用于固载胆固醇氧化酶(COx)以制得传感器COx/hemin-GR/GCE。胆固醇在COx的催化下产生H2O2,H2O2在hemin的催化下产生O2,作为S2O82-ECL体系的共反应试剂,实现信号放大。该传感器检测胆固醇的线性范围为3.3-1.5×103nmo1.L-1,检测限为1.0nmol·L-1(S/N=3)。本法的突出优点在于：操作简单、灵敏度高、检测限低。而且,传感器显示出好良好的稳定性、选择性和重现性,有望用于临床诊断中胆固醇的高灵敏检测。2.基于聚乙烯亚胺还原的氧化石墨烯和空心金纳米粒子构建的超灵敏电致化学发光生物传感器检测伴刀豆球蛋白A的研究本研究以葡萄糖氧化酶(GOx)作为糖链-凝集素特异性作用的识别元素,特异性识别ConA,再结合聚乙烯亚胺还原的石墨烯(PEI-rGO)和空心金纳米粒子(HAuNPs)优良的性能,构建了一个高灵敏检测ConA的ECL生物传感器。电极的修饰过程和检测原理如下：首先,将含有大量-NH2的PEI-rGO滴涂在GCE表面,然后通过Au-N键自组装HAuNPs,提高鲁米诺(1uminol)/H2O2系统的ECL信号。接着,通过HAuNPs固载GOx,再通过生物特异性作用识别目标检测物ConA,制得生物传感器GOx/HAuNPs/PEI-rGO/GCE。葡萄糖在GOx的作用下原位产生luminol的共反应试剂H202,放大ECL信号。蛋白质分子ConA的结合会引起传感器ECL信号的减小,根据ECL信号强度和ConA浓度的对数的线性关系,可实现对ConA的定量检测。线性范围为1.0-20ng·mL-1,检测限为0.31ng·mL-1(S/N=3)。该法比以往大多数文献报道的方法的检测限低1000倍,因此在ConA的高灵敏检测分析方面可能具备较大的应用潜能。3.基于C60-还原石墨烯和葡萄糖氧化酶功能化的空心金纳米粒子构建的检测伴刀豆球蛋白A的电致化学发光生物传感器的研究本实验利用C60-还原石墨烯纳米复合物(C60-rGO)作为固载基质,葡萄糖氧化酶(GOx)功能化的空心金纳米粒子(HAuNPs)作为信号标签,构建了高灵敏的检测ConA的ECL生物传感器。首先,制备了苯氧基化的右旋糖酐功能化的C60-rGO,通过糖-凝集素生物特异性识别作用识别ConA。然后,通过GOx自身所带的残基糖链与ConA结合,固定上GOx功能化的HAuNPs。通过催化葡萄糖原位产生luminol的共反应试剂,有效地促进luminol的电致化学发光,提高了检测的灵敏度。检测的线性范围是1.0-100ng·mL-。检测限低至30pg·mL-1(S/N=3)。此外,本文构建的传感器稳定性好、灵敏度高、选择性好,在凝集素传感和某些碳水化合物传感方面可能具备一些潜在的应用。