新型核酸适配体及碳纳米管修饰电极在压电传感器中的应用研究

作者
王欢
摘要
串联式压电传感器是由压电石英晶体和一对插入溶液中的平行金属对电极串联组成,该传感器对电极间电参数(如电导、电容等)变化有灵敏响应。多通道串联式压电传感器(MSPQC)是以串联式压电传感器为基础构建的能同时检测多个样本的新型传感器,具有灵敏度高、准确、操作简便、成本低廉、可进行在线检测等优点,已成功应用到医学检测、临床诊断、生命科学、药物分析等众多领域。本论文致力于快速、灵敏、准确且造价便宜的新型压电微生物传感器的研制及应用。通过核酸适配体及碳纳米管的修饰改进、优化电极探头,并与多通道串联式压电生物传感器联用,拓宽了该类传感器在生命科学中的应用。主要研究工作如下: 1.新型石墨烯/核酸适配体金黄色葡萄球菌压电传感器的研制。在叉指金电极(IDE)上修饰核酸适配体/石墨烯,制备成金黄色葡萄球菌适配体串联叉指金电极压电传感器(IDE-SPQC)探针,实现了金黄色葡萄球菌的快速、特异性检测。其检测原理:由于适配体与目标物间的作用力远远大于适配体与石墨烯之间的作用力,所以当金黄色葡萄球菌存在时,固定在叉指金电极表面的适配体与金黄色葡萄球菌发生特异性结合从电极上脱落,引起叉指电极导电性能发生改变,这一变化被SPQC灵敏地捕获,实现对微生物的检测。由于石墨烯增大了电极有效比表面积、提高电极表面电子传输速率以及适配体的特异性识别能力,此方法具有较高的灵敏度和选择性,检测时间只需60min,检测限可达41cfu/ml。 2.新型单壁碳纳米管溶菌酶适配体压电传感器的构建与应用。利用金硫键自组装反应将疏基标记的抗溶菌酶适配体固定到叉指金电极(IDE)表面,然后通过π-π堆积作用适配体缠绕单壁碳纳米管,构建了一种高灵敏度、高选择性的溶菌酶适配体压电传感器。由于适配体具有很强的识别靶目标物的能力,当检测液中存在溶菌酶时,叉指金电极表面修饰的适配体与溶菌酶发生特异性反应,导致碳纳米管从电极表面脱落,引起电极表面电导的变化。这一变化被SPQC灵敏捕获,实现溶菌酶高选择性、高灵敏度地检测。该方法的线性范围是1nM~80nM。其检测下限为0.5nM。 3.新型氨基化碳纳米管/聚苯胺压电传感器快速检测结核分枝杆菌。通过在叉指金电极表面修饰氨基化碳纳米管和聚苯胺复合材料,制成敏感探针,并与压电石英晶体串联,实现结核分枝杆菌的在线检测分析。其响应机理是:细菌代谢放出的二氧化碳和氨气分别与电极表面修饰的两种材料发生反应,导致探头电容的变化,这种变化引起压电晶体频率的响应,信号被仪器灵敏的检测到。由于探头不直接与培养基溶液接触,该传感器不受培养基电参数的影响,不需要专门的培养基。利用该传感器可实现结核分枝杆菌的定量检测,其线性区间为102~107cfu/ml,线性相关系数R2=0.9861。文中主要讨论了该传感器对C02和NH3的单独响应及复合响应情况,实验结果表明,该方法灵敏、准确、快速、简便。
关键词
多通道串联式压电传感器;叉指金电极;金黄色葡萄球菌;溶菌酶;结核分枝杆菌;适配体;石墨烯;碳纳米管;聚苯胺;快速检测
页数
70
出版日期
2013-05-01
学位授予单位
湖南大学
学位年度
2013
学位
硕士
导师
何凤姣
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