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转铁蛋白/血红蛋白生物传感器的制备、表征与应用

作　者: 郑志雯
导　师: 杨培慧
学　校: 暨南大学
专　业: 分析化学
关键词: 转铁蛋白转铁蛋白抗体血红蛋白壳聚糖生物传感器循环伏安法原子力显微镜
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

铁是所有哺乳动物细胞的必需元素。许多重要的生命过程，例如氧运输、电子传递、氧化还原反应、细胞分化和生长均有铁参与。在脊椎动物和人中，铁在血液和细胞外液的运输主要依靠转铁蛋白。转铁蛋白携带铁到需要铁的细胞，尤其那些正在分裂和生长的细胞；网织红细胞需要大量铁用于合成血红蛋白，表现出很活跃的铁摄取。细胞摄铁机制是铁代谢研究中的一个中心问题。本文采用硫醇自组装的方法将金电极表面依次修饰邻氨基苯硫醇、戊二醛和转铁蛋白抗血清，制备了转铁蛋白电容型免疫传感器，比较了脱铁转铁蛋白(apo-Tf)和饱和铁转铁蛋白(holo-Tf)与抗体之间结合力的差异，以及各种条件(离子强度、共存阴离子、酸度及金属离子等)对其结合力差异的影响。结果表明，饱和铁转铁蛋白结合抗体后的电容衰减幅度较脱铁转铁蛋白大，饱和转铁蛋白结合金属后形成复合物更有利于与抗体的结合，而脱铁转铁蛋白与金属结合后导致空间位阻增大而电容随之增加。免疫传感器检测到的最低饱和铁转铁蛋白浓度为0.08ng／mL，脱铁转铁蛋白为0.15mol／mL。首次采用原子力显微镜对转铁蛋白及其抗体之间作用力的测试，并用原子力显微镜对免疫传感器的自组装膜的形貌进行表征，从力的曲线测试表明，饱和铁转铁蛋白与抗体之间的的特异性结合力大约是脱铁转铁蛋白的3倍。该免疫传感器具有较好的免疫活性和稳定性，又有良好的再生能力。本文利用壳聚糖膜固定血红蛋白制备了另一种生物传感器，对玻碳电极和银电极上壳聚糖膜中Hb的电化学行为及其电催化性能进行表征，并将该传感器应用于青蒿素药物电催化还原作用的研究。结果表明，在壳聚糖膜的微环境中Hb可以保持原有的生物活性，血红蛋白的电子转移速率得到加强，传感器具有良好的电催化性能。利用所制备的Hb-CS生物传感器对青蒿素的催化还原作用研究表明，在pH7.1缓冲液中，血红蛋白分子能诱导青蒿素过氧桥键断裂，使青蒿素原-1.04V左右的还原峰正移至-0.52V，该新峰为青蒿素与血红蛋白复合物的还原峰。阴极过电位降低了520mV，讨论了血红蛋白与青蒿素的电催化机理。

全文目录

中文摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章绪言  10-26
  第一节转铁蛋白(Tf)性质及应用研究概述  10-13
    1.1 Tf分子结构  10-11
    1.2 Tf的生理功能  11
    1.3 Tf的理化特性研究  11-12
    1.4 Tf及其受体研究  12-13
  第二节血红蛋白(Hb)性质及应用研究概述  13-15
    2.1 Hb的物理性质  13
    2.2 Hb的生理功能  13
    2.3 Hb的光谱研究  13-14
    2.4 Hb的直接电化学  14
    2.5 Hb自组装膜的电化学与电催化  14-15
  第三节生物传感器的研究现状与应用概述  15-19
    3.1 免疫传感器的分类  15-17
    3.2 免疫传感器的固定方法  17
    3.3 免疫传感器的应用  17-18
    3.4 免疫传感器的发展趋势  18-19
  第四节原子力显微镜(AFM)应用  19-20
  参考文献  20-26
第二章转铁蛋白生物免疫传感器的电化学制备与表征  26-49
  1 实验部分  27-28
    1.1 仪器与试剂  27
    1.2 电化学实验方法  27-28
    1.3 AFM图象扫描及作用力的测试  28
  2 结果与讨论  28-41
    2.1 电容型免疫传感器的理论依据  28-29
    2.2 免疫传感器的制备与表征  29-33
      2.2.1 硫醇住金电极上的自组装单分子层的形成及戊二醛的键合  30-32
      2.2.2 金电极上抗血清的固定  32-33
    2.3 免疫传感器对转铁蛋白的分析  33-39
      2.3.1 抗血清与Tf特异性结合的紫外光谱  33
      2.3.2 改变Tf浓度对电容信号的影响  33-35
      2.3.3 免疫反应的响应时间分析  35-36
      2.3.4 体系pH对免疫反应的影响  36-37
      2.3.5 溶液离子强度对免疫反应的影响  37
      2.3.6 阴离子强度对电容的影响  37-38
      2.3.7 金属离子对体系的电容影响  38-39
    2.4 传感器的再生  39-40
    2.5 线性关系与检测限  40-41
    2.6 样品测定及回收率实验  41
  3 原子力显微镜(AFM)检测  41-46
    3.1 AFM形貌观测  42-45
    3.2 AFM曲线模式下进行力测量  45-46
  4 小结  46-47
  参考文献  47-49
第三章壳聚糖固定血红蛋白传感器的制备与表征  49-65
  1 实验部分  49-50
    1.1 仪器与试剂  49-50
    1.2 实验方法  50
  2 结果与讨论  50-63
    2.1 不同电极对Hb电信号响应的比较  50-52
    2.2 介质对Hb还原电流的影响  52-53
    2.3 成膜条件的影响  53-54
    2.4 pH值对固定化效果的影响  54-56
    2.5 温度的影响  56-57
    2.6 浓度对体系的影响  57-60
    2.7 膜厚度的影响  60
    2.8 扫速的影响  60-61
    2.9 CS膜水溶胀及Hb吸附性的影响  61-62
    2.10 Hb-CS膜的催化还原性能表征  62-63
  3 小结  63-64
  参考文献  64-65
第四章壳聚糖固定血红蛋白膜电极对青蒿素的电催化  65-74
  1 实验部分  65-66
    1.1 仪器与试剂  65-66
    1.2 实验方法  66
  2 结果与讨论  66-72
    2.1 Hb-CS膜电极住QHS溶液中的催化还原行为  66-68
      2.1.1 浓度对催化还原信号的影响  66-67
      2.1.2 缓冲介质酸性的影响  67-68
    2.2 壳聚糖膜体系中Hb对QHs的催化还原  68-69
    2.3 溶液体系Hb与QHS的作用  69-71
    2.4 催化机理的解释  71-72
  3 小结  72
  参考文献  72-74
总结  74-75
附录  75-76
致谢  76

转铁蛋白/血红蛋白生物传感器的制备、表征与应用

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