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《湖南大学》 2006年
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纳米金增效压电石英晶体传感器性能的研究

张万强  
【摘要】: 无机纳米粒子的尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应使其具有许多独特的性质,其中,纳米金具有比表面积大、吸附力强、生物相容性好等物理化学特性,在分子识别和标记、基因分析及催化等领域得到广泛应用。压电免疫传感技术结合了压电石英晶体高灵敏性和免疫反应的高特异性,具有测定过程简便、快速等特点,在生物分析中具有广阔的应用前景。但相对于现代生物分析技术低检测限,高灵敏度的要求,其性能仍有待提高。本文在承接本实验室已取得研究成果的基础上,结合现代生物无机纳米技术的新进展,将具有特殊物理、化学性能的纳米金应用于质量放大压电传感器的研究,设计了三种高灵敏度的压电石英晶体生物传感器,并取得较好的实验成果,具体内容如下: (1)考虑到纳米金与壳聚糖良好的生物相容性,采用原位合成法制备了纳米金-壳聚糖的无机-有机纳米复合物,并用紫外-吸收光谱和透射电镜对复合物进行了表征,该复合物中纳米金具有良好的分散性。将复合物作为抗体固定化载体,结合酶催化沉淀技术,设计了一种无机-有机纳米材料增效的质量放大压电石英晶体传感器。与半胱胺自组装膜比较,纳米金-壳聚糖复合物膜较大的比表面积使其可固载更多的抗体,同时可较好地保持抗体的反应活性;纳米金的物理吸附作用使更多的沉淀结合于石英晶体表面,以其为载体制备的传感器具有更大的频率响应值。实验设计的传感器可在可在10-150 ng/ml范围内定量检测人IgG,所制备的无机-有机纳米复合物在生物分子固定方面具有广阔的应用前景。 (2)hTK是一种新的肿瘤标志物,对其快速、准确的检测可为癌症的临床诊断与治疗提供有效的指导。实验中将蛋白A吸附于镀金压电石英晶体电极表面,用于定向固定hTK单克隆抗体,成功研制了检测hTK的压电石英晶体传感器,并基于标准Scatchard绘图法,计算出免疫反应的亲和常数为1.85×106 L/mol,证明该单克隆抗体具有较高的免疫活性;同时基于酶催化沉淀技术,设计了的检测hTK的质量放大压电石英晶体传感器,该传感器可在0.1-10 ng范围内对hTK进行定量检测,应用此传感器成功地对5种癌症病人血清中hTK的浓度进行了测定,实验结果为癌症的临床诊断与治疗提供了参考。 (3)纳米金可高效催化Ag+的还原反应,运用此原理,设计了一种基于纳米金-银增强体系的质量放大压电石英晶体传感器。以检测正常人IgG为例,从原理和方法上对纳米金-银增强体系在压电石英晶体传感器中应用的可行性作了研究,采用十二硫醇自组装膜和PVC-NH2共同封闭晶振,较好消除了晶体金电极对银增强过程的影响。实验设计的传感器可在0.3-5μg/ml范围内实现对正常人IgG的定量检测。通过引入纳米金-银增强体系,可以获得对抗原-抗体识别事件
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP212

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