摘要: 电化学免疫传感器利用抗原和抗体间的高度特异性结合，将传统的免疫测试方法与近代生物传感技术、电化学分析技术融为一体，既具有免疫反应的高选择性又兼有电化学分析的高灵敏性。因此，电化学免疫传感器被广泛应用于临床诊断、食品检验、环境监测等... 展开 电化学免疫传感器利用抗原和抗体间的高度特异性结合，将传统的免疫测试方法与近代生物传感技术、电化学分析技术融为一体，既具有免疫反应的高选择性又兼有电化学分析的高灵敏性。因此，电化学免疫传感器被广泛应用于临床诊断、食品检验、环境监测等领域。并以其体积小、专一性强、制备简单、灵敏度高、价格低廉、检测快速方便和容易实现实时在线检测等优点，成为当前研究的热点之一。在电化学免疫传感器的构建中，如何将具有识别作用的生物分子有效地固定在电极表面并且保持其良好的稳定性与生物活性以及设计增强响应信号的探针是其研究和开发中最为重要的两个方面。纳米科技的高速发展和纳米材料的广泛应用为上述关键问题的解决提供了新的思路与契机。纳米材料，因其具有大的比表面积、良好的生物相容性、强的吸附力及高催化效率等优异特性，被广泛地应用于生物分子的固定、待测物质的富集和浓缩、信号的检测和放大，使传感器的响应灵敏度得到提高。正是基于纳米材料的这些优点，本论文从功能化复合纳米材料的制备、生物传感界面的构建、信号放大的生物纳米探针的设计以及多组分同时检测的免疫传感器的研制等方面进行了探索和研究，主要研究内容如下： 1.基于还原态石墨烯/硫堇/金纳米复合物修饰电极构建无标记的癌胚抗原免疫传感器该工作首先制备了还原态石墨烯/硫堇/金(GR/THi/Au)纳米复合物，并利用该纳米复合物作为生物活性界面成功的构建了一种无标记的癌胚抗原(CEA)免疫传感器。首先，将具有生物相容性好，氧化还原活性高和表面积巨大的GR/THi/Au纳米复合物滴涂于玻碳电极(GCE)表面，然后在该复合膜的表面固定CEA抗体(anti-CEA)，制备出了性能良好的免疫传感器。采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和电化学交流阻抗谱(EIS)对该纳米复合物进行了表征。并通过循环伏安(CV)考察了电极的电化学特性。循环伏安和差分脉冲(DPV)研究显示：抗体.抗原复合物的形成减少了GR/THi/Au纳米复合物中THi的电化学信号。减少的电流信号和CEA的浓度在10.0-500 pg/mL范围内有良好的线性关系，检测限为4 pg/mL。该方法简单，快速，灵敏。 2.基于分叉电极的新型无标记无试剂双组分同时电化学免疫传感器本工作设计了一种新颖的电极，基于该电极作为传感平台，可构建无标记无试剂多组分同时测定的电化学免疫传感器。我们使用光刻法在ITO电极的表面刻蚀出具有两个分叉的工作电极(称为W1和W2)，对两种肿瘤标志物CEA和甲胎蛋白(AFP)进行了同时检测。为了构建生物活性界面，首先合成了石墨烯/亚甲基蓝(CGS/MB)和石墨烯/普鲁士蓝(CGS/PB)纳米复合物，然后通过石墨烯上的羧基和抗体上氨基的共价结合分别在CGS/MB和CGS/PB纳米复合物上固定上CEA抗体和AFP抗体，最后把制备的纳米复合物分别修饰到W1和W2上。测定原理是基于抗体.抗原复合物的形成分别减少了W1和W2上的电活性物质的电信号，减少的电信号分别与CEA和AFP的浓度存在线性关系。用该方法检测CEA的线性范围为0.50-80 ng/mL，检测限为0.05 ng/mL。检测AFP的线性范围为0.50-50 ng/mL，检测限为0.1 ng/mL。本方法简单快速，在临床免疫测定中具有很大的应用价值。 3.以金/DNA/亚甲基蓝纳米复合物为标记物超灵敏检测癌胚抗原本工作采用金/DNA/亚甲基蓝(Au/DNA/MB)纳米复合物作为标记物构建了超灵敏检测CEA的电化学免疫传感器。首先，DNA通过Au-S键连接到Au纳米粒子上；然后，Au/DNA纳米复合物通过DNA上的鸟嘌呤(G)来特异性的结合MB分子；最后利用戊二醛的交联作用将制备的Au/DNA/MB纳米复合物标记到二抗(Ab2)蛋白上。三明治的夹心免疫反应是通过固定在金/壳聚糖(Au/Chits)复合物修饰电极上的一抗(Ab1)蛋白，抗原和Au/DNA/MB纳米复合物标记的Ab2的生物识别形成的。免疫反应完成后，利用方波伏安法(SWV)来检测MB的信号，进而测定CEA。该免疫传感器在CEA浓度为0.10-2.0 pg/mL范围内有良好的线性关系，检测限为0.05 pg/mL。而且，该传感器具有良好的稳定性和重现性，在临床上具有潜在的应用价值。 4.以CdS/DNA和PbS/DNA纳米链为标记物的双组份同时电化学免疫传感本工作利用CdS/DNA和PbS/DNA纳米链作为标记物，高灵敏的同时测定了CEA和AFP两种肿瘤标志物。首先，在磁珠(MBs)的表面共固定CEA和AFP的一抗蛋白，从而制备出可以同时捕获两种不同抗原的界面。然后在DNA链上分别原位生长CdS和PbS纳米粒子并分别标记不同的二抗蛋白。当抗原和抗体通过生物识别形成三明治的夹心结构后，不同的标记物被捕获到MBs的表面，接着加入HNO3溶解捕获到的CdS和PbS纳米粒子，再采用方波溶出伏安法(SWSV)测定酸解的Cd2+和Pb2+的峰电流。实验结果表明，本方案可以在同一溶液中高灵敏的同时检测CEA和AFP，检测CEA的线性范围为0.10-100ng/mL，检测限为4 pg/mL。检测AFP的线性范围为0.50-200 ng/mL，检测限为8 pg/mL。 收起