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新型纳米仿生材料的生物电化学研究及其应用

作　者: 胡宸溢
导　师: 贾能勤
学　校: 上海师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 电化学细胞传感器 Ag@BSA微球 肿瘤细胞 免疫传感器 视黄醇结合蛋白 Au@BSA微球
分类号: O657.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


新型纳米仿生材料的电化学生物传感研究在电催化、分析检测、生物医学等领域显示出广阔的应用前景。采用绿色仿生合成的纳米材料作为电化学传感平台,不仅可以将纳米材料本身的独特性质引入电极界面,同时可以使电极表面具有较大的比表面积、高的表面自由能、良好的生物相容性、快速的电子传递速率,从而提高电化学分析性能。电化学生物传感器在快速检测、提高灵敏度和选择性、仪器小型化等方面具备显著的优势,通过与纳米科学技术的结合,建立性能良好的生物分析检测新途径。本论文致力于探索纳米仿生材料的生物传感应用,主要研究工作如下：1、基于纳米Ag@BSA仿生界面的电化学细胞传感器,实现了对口腔表皮样癌KB细胞的定量检测。Ag@BSA微球通过金硫键作用固定于金电极表面,增大了电极比表面积,加速了电极表面的电子传递速率,为共轭交联靶向分子叶酸和促进细胞增殖提供了一个稳定的多功能基底。通过电化学交流阻抗测试,所制备的细胞传感器对KB细胞的检测范围为6.0×101～1.2×108cells mL-1,检测限为20cells mL-1。该新型细胞传感器有望在癌症诊断、药物筛选和细胞吸附研究等生物医学领域有着良好的潜在应用。2、尿液中视黄醇结合蛋白RBP的含量是诊断肾小管功能是否早期受损的重要指标。本研究采用Ag@BSA微球作为传感界面,通过戊二醛,共价交联RBP单克隆抗体,实现了对RBP的高灵敏检测。在金电极表面固定Ag@BSA微球能够增大电极有效面积,为RBP单克隆抗体的固定提供多功能基底,且外围的BSA分子层能够维持所固定免疫原的生物活性及稳定性。该免疫传感器对RBP的检测范围为50～4500ng mL-1,检测限为18ng mL-1,并显示出对RBP识别的高特异性和良好的重现性。该技术用于病人原尿中RBP的定量检测,其检测结果与酶联免疫吸附测定相比,具有较高的准确性,相对标准偏差控制在6.5%以内,为RBP含量的临床诊断提供了一种可行的新方法。3、以三维纳米材料Au@BSA微球构建功能化传感界面,共价交联癌胚抗原CEA单克隆抗体作为靶向分子,实现了对CEA阳性肿瘤细胞的超灵敏检测。通过细胞毒性测定,所制备的Au@BSA微球显示出良好的生物相容性,为细胞增殖及细胞吸附研究提供了适宜的平台。得益于Au@BSA优异的电导性,实现了对电化学信号的放大,并大幅提高了检测灵敏度。胰腺癌BXPC-3细胞吸附于固定有CEA抗体的传感层表面,导致电化学阻抗值的增加,并在5.2×101-5.2×107cells mL-1的细胞浓度范围内呈线性变化,检测限为18cells mL-1。该细胞传感技术显示了对CEA阳性肿瘤细胞的高特异性俘获能力,良好的检测准确性、重现性及稳定性,为低浓度肿瘤细胞的早期检测提供了一种极具潜力的新技术。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章 前言  10-29
  1.1 新型纳米仿生材料概述  10-12
  1.2 电分析化学与生物传感技术  12-16
    1.2.1 电分析化学简介  12-15
    1.2.2 生物传感技术的原理  15-16
  1.3 生物传感器的研究进展  16-24
    1.3.1 细胞电化学与细胞传感  16-19
    1.3.2 电化学免疫分析与免疫传感器  19-21
    1.3.3 细胞膜蛋白的电化学免疫传感分析  21-24
  1.4 本论文的研究目的和研究内容  24-25
  参考文献  25-29
第二章 基于纳米AG@BSA仿生界面的电化学细胞传感器  29-46
  2.1 引言  29-30
  2.2 实验部分  30-33
    2.2.1 试剂  30-31
    2.2.2 仪器与方法  31
    2.2.3 仿生界面Ag@BSA微球的制备  31
    2.2.4 叶酸/Ag@BSA修饰电极的制备  31-32
    2.2.5 细胞培养及细胞悬液的制备  32-33
  2.3 结果与讨论  33-42
    2.3.1 纳米Ag@BSA微球的表征  33-34
    2.3.2 仿生界面FA/Ag@BSA的表征  34-36
    2.3.3 肿瘤细胞在FA/Ag@BSA仿生界面的电化学行为研究  36-37
    2.3.4 肿瘤细胞在Ag@BSA微球表面的电化学阻抗响应  37-38
    2.3.5 免疫型FA/Ag@BSA传感器对正常细胞和肿瘤细胞的定量检测  38-41
    2.3.6 电化学阻抗监测肿瘤细胞在仿生界面的增殖行为  41-42
  2.4 本章小结  42-43
  参考文献  43-46
第三章 AG@BSA核壳型材料制备的电化学免疫传感器对尿视黄醇结合蛋白的特异性检测  46-66
  3.1 引言  46-47
  3.2 实验部分  47-50
    3.2.1 试剂  47-48
    3.2.2 仪器与方法  48
    3.2.3 核壳型材料Ag@BSA微球的合成  48-49
    3.2.4 戊二醛/Ag@BSA修饰电极的制备  49
    3.2.5 固定RBP mAb及免疫反应过程  49-50
  3.3 结果与讨论  50-63
    3.3.1 核壳型材料Ag@BSA微球的表征  50-52
    3.3.2 电化学阻抗表征免疫传感器的制备过程  52-57
    3.3.3 电化学RBP免疫传感器的制备条件优化  57-59
    3.3.4 DPV和EIS法定量检测抗原RBP  59-61
    3.3.5 免疫传感器性能的综合评估  61-63
  3.4 本章小结  63
  参考文献  63-66
第四章 基于AU@BSA微球的三维纳米仿生界面的电化学细胞免疫传感研究  66-85
  4.1 引言  66-67
  4.2 实验部分  67-70
    4.2.1 试剂  67-68
    4.2.2 仪器与方法  68
    4.2.3 三维纳米材料Au@BSA微球的合成  68-69
    4.2.4 基于Au@BSA的电化学细胞免疫传感器的构建  69
    4.2.5 胰腺癌细胞的培养及电极孵育  69-70
  4.3 结果与讨论  70-82
    4.3.1 三维纳米材料Au@BSA微球的表征及其细胞毒性测试  70-73
    4.3.2 细胞传感器制备过程中免疫试剂的条件优化  73-74
    4.3.3 电化学阻抗监测细胞传感器的层层组装过程  74-77
    4.3.4 基于Au@BSA的细胞传感器对BXPC-3细胞的定量检测  77-79
    4.3.5 针对CEA所构建的免疫传感器对BXPC-3细胞的定量检测  79-80
    4.3.6 细胞传感技术的特异性、重现性及稳定性研究  80-82
  4.4 本章小结  82
  参考文献  82-85
研究成果  85-87
致谢  87-89
附件  89

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 分析化学 > 仪器分析法（物理及物理化学分析法） > 电化学分析法
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