摘要: 电化学生物传感器因为简单快速、灵敏度高、选择性好、成本低等优点被认为是生物分子定量检测的有效手段。纳米材料的研究应用是生物传感技术发展的重要组成部分。其中金纳米材料和银纳米材料因其比表面积大、化学性质稳定、导电性优良、生物相容性好... 展开 电化学生物传感器因为简单快速、灵敏度高、选择性好、成本低等优点被认为是生物分子定量检测的有效手段。纳米材料的研究应用是生物传感技术发展的重要组成部分。其中金纳米材料和银纳米材料因其比表面积大、化学性质稳定、导电性优良、生物相容性好以及其他的特殊性质被广泛的应用于传感器领域。本论文主要包括以下四部分工作： 第一部分是基于差分脉冲伏安法（DPV）和计时电流法（i-t），成功地构建了一种双模式竞争型电化学生物传感器，用于脑尿钠肽（BNP）的灵敏检测。将聚苯胺（PAN）和二氧化锡（SnO2）负载于石墨烯（GS）上，可以有效促进电子传递，放大电流信号，提高生物传感器的灵敏度。为了促进生物相容性，金纳米颗粒（Au）被复合到GS/SnO2/PAN上。本工作以GS/SnO2/PAN/Au复合物为传感平台，可以提供清晰的DPV信号。ZnCo2O4量子点修饰的N-掺杂碳纳米管（ZnCo2O4/N-CNTs）对H2O2还原具有良好的的催化性能，以其作为抗体-BNP（Ab）的标记物，通过i-t法检测可以发现明显的电流信号。大量的BNP可以通过GS/SnO2/PAN/Au稳定的负载在电极上，由此BNP可以与目标-BNP竞争来结合被ZnCo2O4/N-CNTs标记的Ab。在最佳条件下，传感器在0.01pg/mL至1ng/mL的线性范围内表现出显著的分析性能，检出限为3.4fg/mL（S/N=3），该方法为其他生物分子的灵敏检测提供了新的途径。 第二部分是采用线性扫描伏安法（LSV）建立了超灵敏的竞争型电化学生物传感器对己烯雌酚（DES）进行定量检测。在这工作，Cu3(BTC)2与银纳米粒子（Ag NPs）的复合材料为传感平台，通过检测Ag/Ag+信号实现DES的检测。但是，抗体和抗原的修饰阻碍了电子传递和信号传递，使得电信号减弱。为了进一步降低电化学信号，放大信号变化，导电位阻大的n型半导体—氨基化α-Fe2O3（α-Fe2O3-NH2）被用为标记物。在该传感器中，DES可以与牛血清白蛋白标记的α-Fe2O3-NH2（α-Fe2O3-BSA-DES）竞争来结合抗体。因为小分子量的DES比α-Fe2O3-BSA-DES更容易结合抗体，所以当DES浓度增加时，电流响应信号变大。该传感器在定量检测DES方面提供了从0.005到500ng/mL的较宽的检测范围和1.67pg/mL（S/N=3）的较低的检测限。 第三部分是采用DPV法建立了比率型电化学生物传感器进行了降钙素原（PCT）的定量检测。石墨相氮化碳（g-C3N4）具有很高的化学稳定性和良好的生物相容性是负载Ag NPs的一种良好的载体材料。Ag NPs能提供明显的氧化峰。Ag NPs负载在g-C3N4上（g-C3N4-Ag NPs）不仅有利于防止Ag NPs的团聚，而且有利于提高g-C3N4的电子转移速率。此外，以g-C3N4-Ag NPs为基底可以通过Ag-NH2键固定一抗。尼罗蓝A（NBA）可以在-0.38V处提供电流信号，是一种可以基于单双电子氧化还原反应的氧化还原探针。锆基金属有机框架材料—UiO-67具有较大的表面积和较高的孔隙率，是一种理想的骨架材料，能够通过静电吸附吸附大量的NBA。同时，带有NBA的UiO-67（NBA-UiO-67）具有良好的生物相容性，是负载二抗的良好的标记物。在这项工作中，随着PCT浓度的增加，NBA与Ag NPs的信号比（INBA/IAg NPs）增加。在最佳条件下，传感器表现出优异的分析性能，线性范围为0.005-50ng/mL，检出限为1.67pg/mL（S/N=3）。该传感器是一种直观的、可靠的检测平台，在生物标记物的分析中具有广阔的应用前景。 第四部分是利用DPV法和i-t法构建的双模式无标型电化学生物传感器，用于PCT的灵敏检测。NiCo2S4是性能优越的电催化剂，在催化H2O2方面有较高的化学活性。将NiCo2S4负载在g-C3N4上不仅有利于双金属活性的激活，而且有效的防止了NiCo2S4的聚集。为增加材料的导电性，将CNTs负载在材料中。为进一步增强复合材料的催化性，将Ag NPs与g-C3N4-NiCo2S4-CNTs复合在一起。通过材料的层层复合，使得信号强度逐步放大。另外通过DPV法检测Ag/Ag+信号，实现PCT的灵敏检测。在最佳实验条件下，该传感器的检测范围为0.05ng/mL-50ng/mL（DPV）和1pg/mL-10ng/mL（i-t），检出限为16.7pg/mL（DPV）和0.33pg/mL（i-t）（S/N=3），其具有较好的选择性和实际应用价值。 收起