心肌肌钙蛋白I光纤生物传感器研究

【摘要】：心肌肌钙蛋白I(cTnI)是心肌特异性调节蛋白，心肌损伤后迅速释放入血，是急性心肌梗塞的特异性诊断指标。随着纳米材料的发展，纳米尺度的金属颗粒以其独特的光学、电学性质在许多领域表现出潜在的应用价值而引起人们的浓厚兴趣。其中，贵金属纳米粒子具有的局部表面等离子体共振(LSPR)效应在生物、医学领域的研究和应用已成为近年来的热点。 本文基于银纳米颗粒LSPR效应，结合光纤传感技术，研究了LSPR光纤传感特性，并设计了一种新型的检测人cTnI的光纤生物传感器，实现了微量急性心肌梗塞疾病标志物cTnI的快速检测，并为实时、动态地监测cTnI与其响应单抗间特异性亲和作用提供一种新的方法。 采用微波法制备了类球形纳米银颗粒，利用硅烷偶联剂自组装成膜方式修饰银纳米粒子，制备了光纤LSPR传感器。研究了传感器对周围介质环境的体相折射率传感特性，折射率灵敏度达到1788nm/RIU。对退化光纤LSPR传感器实验表明纳米颗粒团簇对局域表面等离子体共振峰和传感灵敏度有重要的影响：消光峰峰位红移且半峰宽变宽并出现新的特征峰，传感器折射率灵敏度降为120.210nm/RIU。 在光纤LSPR传感器银纳米粒子膜上修饰羊抗兔免疫球蛋白，对溶液中兔免疫球蛋白进行传感检测，得到非特异性吸附和免疫亲和反应的动力学过程，表明所制备的LSPR光纤传感器具备良好的局域折射率传感性能。 采用制备的光纤LSPR传感器，利用葡萄球菌A蛋白作为基底膜结合鼠抗人心肌肌钙蛋白I单克隆抗体，观测了固定化单抗与cTnI之间特异性的亲和动力学过程，进行了人心肌肌钙蛋白I的定量测定，并利用杂蛋白进行干扰试验，采用免疫夹心法对cTnI最低检测限进行探究。结果表明：人心肌肌钙蛋白I的浓度在20~120ng/ml范围内与传感器的响应呈线性关系，并具有较好的选择性；鼠抗人心肌肌钙蛋白I单克隆抗体的亲和常数为1.713×10~-M~(-1)；采用免疫夹心法，cTnI检测限可以达到10ng/ml，较直接法提高了一倍。