金、银纳米材料在新型电化学生物传感技术中的研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lhxsst
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电化学生物传感器因为简单快速、灵敏度高、选择性好、成本低等优点被认为是生物分子定量检测的有效手段。纳米材料的研究应用是生物传感技术发展的重要组成部分。其中金纳米材料和银纳米材料因其比表面积大、化学性质稳定、导电性优良、生物相容性好以及其他的特殊性质被广泛的应用于传感器领域。本论文主要包括以下四部分工作:第一部分是基于差分脉冲伏安法(DPV)和计时电流法(i-t),成功地构建了一种双模式竞争型电化学生物传感器,用于脑尿钠肽(BNP)的灵敏检测。将聚苯胺(PAN)和二氧化锡(SnO2)负载于石墨烯(GS)上,可以有效促进电子传递,放大电流信号,提高生物传感器的灵敏度。为了促进生物相容性,金纳米颗粒(Au)被复合到GS/SnO2/PAN上。本工作以GS/SnO2/PAN/Au复合物为传感平台,可以提供清晰的DPV信号。ZnCo2O4量子点修饰的N-掺杂碳纳米管(ZnCo2O4/N-CNTs)对H2O2还原具有良好的的催化性能,以其作为抗体-BNP(Ab)的标记物,通过i-t法检测可以发现明显的电流信号。大量的BNP可以通过GS/SnO2/PAN/Au稳定的负载在电极上,由此BNP可以与目标-BNP竞争来结合被ZnCo2O4/N-CNTs标记的Ab。在最佳条件下,传感器在0.01 pg/m L至1 ng/m L的线性范围内表现出显著的分析性能,检出限为3.4 fg/m L(S/N=3),该方法为其他生物分子的灵敏检测提供了新的途径。第二部分是采用线性扫描伏安法(LSV)建立了超灵敏的竞争型电化学生物传感器对己烯雌酚(DES)进行定量检测。在这工作,Cu3(BTC)2与银纳米粒子(Ag NPs)的复合材料为传感平台,通过检测Ag/Ag+信号实现DES的检测。但是,抗体和抗原的修饰阻碍了电子传递和信号传递,使得电信号减弱。为了进一步降低电化学信号,放大信号变化,导电位阻大的n型半导体—氨基化α-Fe2O3(α-Fe2O3-NH2)被用为标记物。在该传感器中,DES可以与牛血清白蛋白标记的α-Fe2O3-NH2(α-Fe2O3-BSA-DES)竞争来结合抗体。因为小分子量的DES比α-Fe2O3-BSA-DES更容易结合抗体,所以当DES浓度增加时,电流响应信号变大。该传感器在定量检测DES方面提供了从0.005到500 ng/m L的较宽的检测范围和1.67 pg/mL(S/N=3)的较低的检测限。第三部分是采用DPV法建立了比率型电化学生物传感器进行了降钙素原(PCT)的定量检测。石墨相氮化碳(g-C3N4)具有很高的化学稳定性和良好的生物相容性是负载Ag NPs的一种良好的载体材料。Ag NPs能提供明显的氧化峰。Ag NPs负载在g-C3N4上(g-C3N4-Ag NPs)不仅有利于防止Ag NPs的团聚,而且有利于提高g-C3N4的电子转移速率。此外,以g-C3N4-Ag NPs为基底可以通过Ag-NH2键固定一抗。尼罗蓝A(NBA)可以在-0.38V处提供电流信号,是一种可以基于单双电子氧化还原反应的氧化还原探针。锆基金属有机框架材料—UiO-67具有较大的表面积和较高的孔隙率,是一种理想的骨架材料,能够通过静电吸附吸附大量的NBA。同时,带有NBA的UiO-67(NBA-UiO-67)具有良好的生物相容性,是负载二抗的良好的标记物。在这项工作中,随着PCT浓度的增加,NBA与Ag NPs的信号比(INBA/IAg NPs)增加。在最佳条件下,传感器表现出优异的分析性能,线性范围为0.005-50 ng/mL,检出限为1.67 pg/m L(S/N=3)。该传感器是一种直观的、可靠的检测平台,在生物标记物的分析中具有广阔的应用前景。第四部分是利用DPV法和i-t法构建的双模式无标型电化学生物传感器,用于PCT的灵敏检测。NiCo2S4是性能优越的电催化剂,在催化H2O2方面有较高的化学活性。将NiCo2S4负载在g-C3N4上不仅有利于双金属活性的激活,而且有效的防止了NiCo2S4的聚集。为增加材料的导电性,将CNTs负载在材料中。为进一步增强复合材料的催化性,将Ag NPs与g-C3N4-NiCo2S4-CNTs复合在一起。通过材料的层层复合,使得信号强度逐步放大。另外通过DPV法检测Ag/Ag+信号,实现PCT的灵敏检测。在最佳实验条件下,该传感器的检测范围为0.05ng/mL-50 ng/mL(DPV)和1 pg/mL-10 ng/mL(i-t),检出限为16.7 pg/mL(DPV)和0.33 pg/mL(i-t)(S/N=3),其具有较好的选择性和实际应用价值。
其他文献
在追求海洋经济高质量发展的背景下,随着海洋经济的迅速发展,海洋生态环境正遭受不可逆的恶劣影响,海洋生态经济系统的协调发展面临巨大威胁,沿海地区作为国家海洋经济的引领
沥青混合料路面以其优良的路用性能被广泛运用于现代道路建设中。我国沥青路面大多采用热拌沥青混合料,热拌沥青混合料不仅消耗能源还会污染环境,而温拌沥青混合料技术能降低
光电化学传感器在工业生产、疾病诊断治疗、环境保护等领域有着广泛的应用,而具有合适的带隙和较高载流子迁移率的光敏材料在获得理想的光电流信号中起着至关重要的作用。氧
无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术是近年来新能源和电力电子领域研究的焦点。磁共振无线电能传输技术相比于传统技术,在安全性、传输距离、传输效率和负载功率
复合地基处理软土地基时通常会采用沉管灌注桩或钻孔灌注桩。施工过程中由于环节众多、工艺复杂,成桩质量容易受到各种因素的影响,往往会出现缩径、断裂和扩径等缺陷。缺陷桩
近十几年来我国高速铁路从无到有,引进、消化、吸收、再创新,直到今天高铁已成为中国制造的一张亮丽名片。高速铁路给我们带来方便、快捷、舒适的同时,还有一群人默默的守护
如今,数值天气预报已成为影响社会发展与日常生活的一种天气预报手段,而气象资料的同化技术有助于提高数值天气预报的准确性。由于地面气象观测资料存在问题,导致地面气象观
近年来,软件开发者大多采用代码复用技术提高开发效率,其中API是代码复用技术中最常见的表现形式。然而,开发人员在享受API带来的开发便捷的同时,将面临另外一个问题——如何
当贵金属纳米材料与共振能相匹配的光子相互作用时,纳米材料会对光子能量产生很强的吸收作用,发生局域表面等离子体共振(Localized surface plasmon resonance,LSPR),并在纳
本文从简化力学模型下的管板-换热管结构出发,通过单轴循环弯矩试验和利用先进非线性随动强化模型的数值模拟对管板-换热管孔口不连续处棘轮效应进行分析讨论,为后续研究提供