收藏本站
《湖南大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于纳米金信号转换和信号放大的新型生物传感技术研究

刘雪平  
【摘要】:纳米金具有独特的光学效应,其表面等离子体共振吸收峰的位置与颗粒的大小、形貌及聚集状态密切相关,摩尔吸光系数高。此外,纳米金具有优良的晶核催化功能,能够催化金属离子还原并沉积于纳米金表面。通过生物识别过程使纳米金的聚集状态发生一定程度的改变,然后监测其表面等离子体共振吸收的变化,或者利用纳米金催化性能使金属离子还原为金属原子,根据金属离子(或金属原子)数量的改变从而使体系的物理化学参数发生相应变化,最终实现生物识别过程的信号转换。 纳米金比表面积大,表面自由能高,可在颗粒表面固定大量的生物识别分子或信号分子。此外,纳米金具有良好的导电性和宏观隧道效应,能够促进电子快速传递,从而实现信号放大。 纳米金作为生物标记物或者固定生物分子的优良载体在临床诊断、食品安全和环境监测等领域中应用非常广泛。本论文以腺苷、人IgE、甲胎蛋白、赭曲霉素A、汞离子为检测对象,发展了一系列基于纳米金信号转换(第二、三、四章)以及信号放大(第五、六、七章)的新型生物传感技术。具体内容包括: (1)基于不同构象的核酸适体在纳米金表面的吸附性质不同,从而对纳米金稳定性的保护程度有所区别。我们以腺苷为分析模型,发展了一种简单、快速、灵敏的基于非标记纳米金变色的比色或紫外可见吸收分光光度法【第2章】。当体系中不存在目标分子时,腺苷的核酸适体结构柔软,能够缠绕在金纳米颗粒表面,由于核酸链带负电荷,纳米金表面的电子云密度高,静电斥力增强,加入较高浓度的盐后胶体溶液仍然保持良好分散。当体系中存在腺苷时,它与核酸适体结合诱导适体构象发生变化,刚性增强,不易吸附于纳米金颗粒表面,因此在高盐条件下出现一定程度的团聚,表面等离子体共振吸收光谱发生改变,据此可用于定量检测腺苷,线性范围为100 nM -10μM,检测限为51.5 nM。该方法由于在均相中操作,准确度高,并且可实现高通量分析,也可用于其它物质如金属离子、蛋白质、核酸或多肽的分析。 (2)纳米金是一种重要的光学材料,具有很高的消光系数,其颜色变化与颗粒间的距离密切相关。纳米金团聚通常分为夹心式的交联团聚和非交联团聚两种方式。在第3章中,我们提出一种新的纳米金团聚机理,即发夹型核酸适体末端匹配修饰纳米金后诱导纳米金组装,从而降低胶体稳定性,加入较高浓度的盐引起团聚。当溶液中存在目标分子IgE时,适体稳定的发夹构型显著抑制纳米金组装。鉴于此,我们开发了一种以IgE为分析模型的基于纳米金稳定性增强的均相比色分析方法。与目标IgE结合后,核酸适体构象发生变化,空间位阻增大,修饰到纳米金表面使颗粒稳定,呈分散状态,据此可用于IgE的分析测定,线性范围为9.45×10-13 - 1.89×10-8 M。与现有IgE检测方法相比较,该方法灵敏度高,所需仪器设备简便,可通过目视观察颜色变化或紫外可见分光光度计监测吸光度的变化。这种发夹型核酸适体衍生纳米金的组装行为在生物传感技术中的成功应用有助于加深理解核酸构象变换对纳米金性能的影响,同时也为设计新颖的信号探针以及开发优良性能的比色检测技术提供新思路。 (3)开发了一种以腺苷为模型分析物的灵敏、特异的新型荧光分析方法【第4章】。该方法应用两种纳米材料标记的核酸探针?核酸适体修饰的磁性纳米颗粒和核酸探针混合修饰的金纳米颗粒。利用腺苷诱导核酸适体的构型转换导致与其杂交的金标核酸探针被置换,置换下来的纳米金标记物进而催化抗坏血酸将铜离子还原为金属铜并沉积在金纳米颗粒上,使铜离子对钙黄绿素的荧光淬灭得到抑制。由于极少量的纳米金可催化大量的铜离子还原沉积,铜离子浓度急剧降低,从而灵敏改变钙黄绿素的荧光信号。实验结果表明,用这种方法检测腺苷得到的动力学响应浓度范围为100 pM到10 nM,检测限为80 pM。此外,核酸适体的高度特异识别性能保证了该方法具有较好的选择性。整个实验过程都在均相中进行,适合大批量的分析检测。 (4)构建了一种基于纳米金标记及酶催化增强的电化学免疫传感器对甲胎蛋白(AFP)进行灵敏检测【第5章】。金电极表面共价连接捕获抗体选择性地识别目标物AFP,纳米金标记的兔抗对目标物进行夹心反应,偶联碱性磷酸酯酶的羊抗兔IgG特异结合兔抗形成树枝状酶复合物,电极表面酶分子的增加增强了电化学响应信号,从而提高了传感器的灵敏度。该方法对目标物AFP的线性检测范围为1.0 ng/mL-500 ng/mL,检测下限为0.8 ng/mL,可用于实际血清样品中甲胎蛋白的临床分析检测。 (5)开发了一种新型的基于间接竞争模式的电化学免疫传感器用于农产品中常见的有毒污染物—赭曲霉素A(OTA)的检测【第6章】。该传感器具备简便、灵敏、特异性好等优点。首先在金电极表面自组装1,6-己二硫醇单分子膜,然后通过Au-S作用组装一层金纳米颗粒构建传感界面,从而提高赭曲霉素A -卵清蛋白(OTA-OVA)偶联物在电极表面的负荷量,并增强电化学信号。当样品中存在游离的OTA时,它与固定于电极表面的OTA-OVA偶联物分子竞争结合溶液中有限的小鼠抗OTA单克隆抗体,碱性磷酸酯酶标记的马抗小鼠IgG二抗选择性地与电极表面的OTA单抗反应,据此,结合到电极表面上的酶分子数量能够反映样品中OTA的浓度。碱性磷酸酯酶催化底物1-萘酚磷酸酯(1-NP)水解生成1-萘酚,1-萘酚具有电活性,在电极表面氧化产生电信号。当OTA浓度在10 pg/mL-100 ng/mL范围内时,氧化峰电流的大小与OTA浓度成反比,检测下限达8.2 pg/mL。此外,在测定玉米样品中OTA的回收率过程中,样品的基体效应几乎可以忽略不计,得到回收率在85%-105.3%之间,说明该方法可望用于检测实际样品中OTA的含量。 (6)发展了一种新型电化学生物传感器用于检测水相中的汞离子【第7章】。首先通过己二硫醇将纳米金组装于金电极表面,纳米金的存在可以增加作为捕获探针的核酸链的固定量,并改善电子传递速率。另一条富含T碱基的核酸链通过与捕获探针杂交连接到电极表面。当存在目标汞离子时, T-Hg(Ⅱ)-T配位作用使富T核酸链构象发生变化,致使电极表面的双链复合物不稳定,富T核酸链从电极表面解离下来。因此,电极表面剩余的核酸链吸附的电活性物质亚甲基蓝相应减少,响应信号降低,降低的程度与汞离子浓度密切相关。其定量检测汞离子的线性范围为1-500 nM,检测限为0.32 nM。该方法具有灵敏度高、选择性好,能用于实际样品中汞离子的检测。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 周路,袁若,柴雅琴,傅英姿,王秀玲,黄小清,李群芳;纳米金增强DNA修饰金电极电化学性能的研究(英文)[J];西南师范大学学报(自然科学版);2004年05期
2 宋琼,金葆康;去甲肾上腺素在碳纤维修饰电极上的电化学行为研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年05期
3 姜泽春,章振根,莫德明,陈大梅;纳米金的迁移富集与黄铁矿富金关系[J];矿产与地质;1998年06期
4 陈启凡;孙世安;王岩;张福辰;;金纳米探针瑞利共振散射法测定溶菌酶[J];激光生物学报;2008年05期
5 钟霞,袁若,柴雅琴,赵勤,刘颜,唐点平,戴建远;超灵敏葡萄糖生物传感基于自组装纳米金和(3-巯基丙基)-三甲氧基硅烷凝胶溶胶(英文)[J];西南师范大学学报(自然科学版);2004年06期
6 赵立凡;李柏生;黑笑涵;李晓波;李媛媛;徐顺清;;银染增强的纳米金探针技术检测微量核酸[J];中国生物化学与分子生物学报;2006年11期
7 覃柳;刘仲明;邹小勇;;纳米金固定酶标抗体的免疫传感器[J];医疗卫生装备;2007年06期
8 曹淑瑞;袁若;柴雅琴;张凌燕;黎雪莲;王福昌;;基于聚氨基吡啶膜固定纳米金/硫堇/纳米金的过氧化氢生物传感器(英文)[J];西南师范大学学报(自然科学版);2006年05期
9 傅小红;袁若;柴雅琴;甘贤雪;王丽;程晓丹;;高灵敏电位型风疹疫苗免疫传感器的研究(英文)[J];西南师范大学学报(自然科学版);2008年02期
10 任洪波;万小波;张林;杜爱明;修鹏;;种子法制备金掺杂二氧化硅气凝胶[J];强激光与粒子束;2006年05期
11 张英;袁若;柴雅琴;卓颖;傅英姿;;纳米金修饰玻碳电极测定对苯二酚[J];西南师范大学学报(自然科学版);2006年01期
12 桂学琴;汪海燕;王世君;金葆康;;混合自组装层纳米金修饰电极制备及电化学行为[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年05期
13 王琦;张宏芳;骆凯;郑建斌;;纳米金、碳纳米管和纳米线及其在电化学生物传感器研究中的应用[J];化学研究与应用;2008年10期
14 温桂清;梁爱惠;吴宝玲;蒋治良;;锑磷钼蓝-纳米金共振散射光谱法测定抗坏血酸[J];广西师范大学学报(自然科学版);2008年04期
15 鲁卫平;涂植光;;纳米金基因芯片结合通用PCR同时检测多个病原性真菌[J];生物技术通报;2009年03期
16 汪海燕;;金磁微粒修饰葡萄糖电化学传感器的探讨[J];科技信息;2011年06期
17 李志英;许喜林;刘仲明;王捷;陈健;;禽流感病毒H9电化学免疫传感器的研制[J];生物物理学报;2011年09期
18 李业梅,戴月,刘传银,丁宗庆;HRP/Au/Cys/GCE的制备及其电化学行为[J];长江大学学报(自然科学版);2005年04期
19 石银涛;袁若;王娜;柴雅琴;张凌燕;贺秀兰;;基于聚硫堇和纳米金固定辣根过氧化物酶的生物传感器[J];西南师范大学学报(自然科学版);2006年03期
20 徐红;陈新;苟劲;胡泽近;彭大权;梁国明;孙宇阳;;流动注射化学发光法测定L-乳酸铝[J];发光学报;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李丹;邵东贝;方文军;郭永胜;许莉;;亲油性纳米金的制备与催化性能研究[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年
2 张现峰;杜学忠;;亚胺二乙酸功能化纳米金检测肌红蛋白[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
3 谢微;沈爱国;胡继明;;金纳米花生的制备及其SERS效应研究[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
4 鲁闻生;李津如;苏延磊;江龙;;空心纳米金微球的制备[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年
5 朱亚琦;马洁;;以纳米金提高固定蛋白A的稳定性研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
6 李雪礼;周瀚成;郭术;邓友全;;室温离子液体中纳米金的可控合成[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
7 强金凤;王瑞娟;张金贵;沈明;;反相微乳液中CTAB包裹的纳米金的原位还原法合成[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
8 杨维英;周霞;贺剑锋;李向军;袁倬斌;;基于磁性纳米材料和纳米金组装的电化学传感器对砷的研究[A];中国化学会第十五届全国有机分析及生物分析学术研讨会论文集[C];2009年
9 张毅;漆红兰;张成孝;;纳米金组装界面上N-(4-氨基丁基)-N-乙基-异鲁米诺-过氧化氢体系电致化学发光行为研究[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年
10 袁敏;刘燕;郭荣;;基于纳米金的尿酸生物传感器[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 刘俊;“纳米食品”安全存疑[N];广州日报;2010年
2 本报记者 童岱;刘扬:发现“神水”之毒[N];北京科技报;2009年
3 记者 任荃;纳米金球让基因拷贝不走样[N];文汇报;2006年
4 何屹;纳米金晶簇的催化活性与大小有关[N];科技日报;2008年
5 王德禧;纳米塑材进军生物医学领域[N];中国化工报;2006年
6 ;金价走高难挡“金书”收藏热潮[N];深圳商报;2005年
7 雯心;无创检查早期转移肿瘤[N];健康报;2007年
8 胡唯元;“纳米试纸”:致命疾病早知道[N];科技日报;2004年
9 吕反修 唐伟忠;纳米金刚石膜及其高技术应用[N];中国高新技术产业导报;2002年
10 《经济参考》报记者 王一娟;中国科学家多年少[N];新华每日电讯;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴萍;新型纳米催化剂的设计及用于特定细胞与细胞中重要小分子的检测[D];南京师范大学;2013年
2 刘雪平;基于纳米金信号转换和信号放大的新型生物传感技术研究[D];湖南大学;2009年
3 印会鸣;脱合金法制备纳米多孔金属和金属氧化物及其催化性能研究[D];山东大学;2010年
4 夏玮;纳米金电化学生物传感技术研究[D];华中科技大学;2011年
5 李文静;纳米金薄膜电极和纳米多孔钯电极的制备、修饰与电催化研究[D];山东大学;2011年
6 董文娟;N-乙酰基-L-半胱氨酸修饰的金纳米的合成及其在传感器中的应用[D];山西大学;2010年
7 王康林;纳米金共振散射相关光谱及其应用[D];上海交通大学;2008年
8 曲文刚;金属纳米粒子表面等离子体共振效应的调控及相关应用[D];中国科学技术大学;2013年
9 Damra Elhaj Mustafa Abbass;金纳米的制备、性能、标记和催化应用研究[D];华中师范大学;2011年
10 王颖;石墨烯传感界面的构建及其在纳米生物分析中的应用[D];清华大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓文歆;光子晶体与纳米Au耦合效应及其对染料电池改性的研究[D];上海交通大学;2010年
2 鲁理平;纳米金修饰电极在生物电化学中的应用[D];安徽大学;2001年
3 鲁卫平;以纳米金为报告系统的病原体快速检测基因芯片的研制[D];第三军医大学;2003年
4 邱思远;纳米金阻止VEGF165与VEGFR2结合的原子力显微镜研究[D];暨南大学;2010年
5 范保林;ATRP法在纳米SiO_2表面接枝聚合物及其应用研究[D];合肥工业大学;2010年
6 丁收年;纳米金修饰巯基化合物自组装膜的界面电化学及其应用[D];安徽大学;2003年
7 李辉;纳米金对聚合酶链式反应的影响及其机制研究[D];厦门大学;2008年
8 闵丽根;基于无机纳米材料构建的癌胚抗原免疫传感器的研究[D];西南大学;2010年
9 李群芳;采用一系列物质为电子媒介体纳米金颗粒增强新型葡萄糖生物传感器的研究[D];西南师范大学;2004年
10 何乃霞;银膜纳米缝簇倏逝波与表面等离子体激元辐射的研究[D];山东师范大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978