基于电氧化活性铂族金属纳米材料的肿瘤标志物传感分析

来源 :江南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenrg210
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
恶性肿瘤对人类危害极大。而当人类体中存在肿瘤细胞时,肿瘤标志物会由肿瘤细胞产生或者由机体释放。因此探索一种行之有效、方便快捷的检测肿瘤标志物的方法对于恶性肿瘤的术前预防以及术后治疗是十分必要的。电化学传感器由于具有测定灵敏、操作简单等优点而备受关注。然而构建电化学传感器的电活性探针却面临着信号易受干扰、强度不够、检测不够精准、检测信号单一以及效率不够高等问题,开发新型具有优良性能的电活性探针并提高电活性探针的电化学信号显得尤为重要。在众多材料中,具有高电子态密度的铂族金属(PGM)纳米复合材料在电化学领域的研究相当丰富,这是因为将PGM与别的材料进行复合,可以降低其d带中心,为反应体系提供良好的电子环境。但是这些报道大多聚焦于PGM纳米复合材料作为电化学催化剂,忽视了PGM纳米复合材料自身的电化学反应活性。此外,PGM与等离子激元材料进行复合得到的纳米材料具有优异的等离子激元增强光学信号的特性,而能否将这种等离子激元增强效应运用于放大电化学信号,对于拓宽PGM纳米复合材料在电化学分析领域的应用十分重要。为了解决电活性探针面临的问题,本文制备了不同的PGM纳米复合材料,研究了他们自身的电化学氧化活性,并基于等离子激元增强PGM纳米复合材料的电氧化活性构建了传感器,以实现对于肿瘤标志物的灵敏、准确、多信号检测。本论文的研究内容重点如下:1.针对电化学界面上电活性探针的信号易受干扰以及强度不够高的问题,设计了具有等离子激元增强电氧化活性的Au Ru纳米粒子(NPs)作为探针。由于Au Ru NPs通过局域表面等离子共振(LSPR)获得光能,实现了空穴和电子的分离。随后电子流入外部电路,而产生的空穴促进了Ru~0的电化学氧化过程,放大了电位位于0.78 V处的电化学氧化信号。然后,通过组装形成了HER2适配体修饰的Au Ru NP-Au NP二聚体,并以此为探针构建电化学传感器。在光照条件下,Au Ru NP-Au NP二聚体可以通过Au Ru NPs和Au NPs的等离子耦合作用产生强电场能量,进一步增强电氧化活性,提升了传感器的抗干扰性能。利用该传感器对人类表皮生长因子受体2(HER2)进行测定,线性范围达到10 pg/m L到100 ng/m L,并可以实际应用于阳性患者血清中HER2的检测。2.在前面等离子激元增强电氧化活性以提高信号抗干扰性能和强度的基础上,采用Au Pt NPs的电化学氧化信号作为新型检测信号。同时,为了进一步提升电化学检测的准确性,还引入了Co-MOF/Fe3O4/Ag纳米片(NSs)作为参比信标。通过探究发现Au Pt NPs在电位为-0.7 V附近具有归属于Pt~0的电化学氧化峰,并且与Au Ru NPs一样,其也具有等离子激元增强电氧化活性的特征。因此,利用Au Pt NPs作为检测探针,可以增强传感器的抗干扰性能以及检测信号强度。另一方面,将Co-MOF/Fe3O4/Ag NSs的电化学氧化信号作为参比信号,其信号强度不会随着肿瘤标志物浓度的变化而变化,提升了信号的再现性。当上皮细胞粘附分子(EpCAM)的浓度为100 pg/m L至100 ng/m L时,传感器的比率信号随着EpCAM的浓度对数值的增加而线性减弱,所以设计的电化学比率传感器实现了对于EpCAM的准确测定。此外,该方法也适用于血清中EpCAM的测定。3.检测双重肿瘤标志物可以得到关于癌症更加准确、有效的信息,提升诊断的成功率,因此设计了信号强度高且互不干扰的两种电化学检测探针。通过优化合成条件,制备了具有最佳电化学氧化活性的AgRu NPs和Ag Pt NPs。然后基于GMP纳米材料中Ru~0和Pt~0的电化学氧化峰互不干扰(它们的各自峰位分别位于0.8 V及-0.7 V附近),构建了用于平行检测HER2和EpCAM的电化学传感器。不同于以往的单一信号检测肿瘤标志物,利用AgRu NPs和Ag Pt NPs的双电化学信号对多个肿瘤标志物进行检测,可以提高对于恶性肿瘤的诊断成功率。另外,等离子激元材料Ag的引入不仅增强了材料的导电性,而且可以通过LSPR作用收集光能,促进0价PGM的电化学氧化,使得PGM纳米复合材料具有更强的电化学信号。构建的电化学传感器对HER2和EpCAM进行测定时,线性范围分别达到1 pg/m L~100 pg/m L以及1 pg/m L~500 pg/m L。并且可以用于高效检测血清中的HER2和EpCAM。
其他文献
三维(3D)成像广泛应用于生物医学、材料科学、人机交互等领域,相较于传统的二维成像与显示技术,基于微透镜阵列的光场成像可将光线的位置与角度信息以四维双平面形式进行编码,较传统方式增加了两个自由度,克服了传统成像无法采集光线方向的固有局限。光场图像由子图像阵列组成,其中包含了丰富的物体信息,这些信息中可在重构阶段恢复物体深度,在虚拟现实、三维重建、目标检测等机器视觉领域具有重要作用。然而,目前基于光
在现如今海量的数据环境和高效的性能要求下,深度学习算法因其具有的多层非线性结构而具有非常强大的特征表达能力和建模能力,已经在许多任务中逐渐取代了传统算法。现代医学中,医生主要依靠各种模态的医学影像图像做出诊断及治疗计划。医学影像图像的种类很多,如计算机断层扫描成像(CT)、核磁共振成像(MR)、正电子发射计算机断层显像(PET)等。不同模态的医学图像能够提供不同的信息,借助深度学习算法分析和处理医
随着芯片朝微型化以及高度集成化的趋势发展,芯片的封装速度以及容量都得到了极大地提高。芯片封装的高度集成化需求推动了封装技术快速发展,但随着芯片尺寸变小,芯片封装的制造工艺越来越具挑战性,封装过程中缺陷也越容易产生且难以检测,因此对芯片中的微缺陷进行可靠且稳定的检测显得十分重要。基于高频超声的声显微成像技术已经被广泛且有效地应用于微电子封装的微缺陷检测中,但是在高频超声检测过程超声会出现噪声和边缘衍
随着社会视频监控系统的不断完善,行人重识别作为一个重要的视频监控应用受到了广大研究者的重视。行人重识别旨在完成跨摄像头场景下对相同身份行人的识别任务,在跨摄像头寻人、嫌疑人识别以及目标行人轨迹追踪等视频监控任务中有着较为重要的应用。随着深度学习的发展,构建深度网络的方法逐渐成为了行人重识别的研究热点之一。对于单模态行人重识别,由于存在拍摄角度不同、光照强度不同及人物遮挡等问题带来的挑战,所以如何设
组织工程学是指通过将生命科学与工程学原理进行结合,研究和开发某种生物替代物并将其运用于器官和组织修复。其中,构建三维组织支架是必不可少的一个环节,该种组织工程支架必须要满足一定的机械力学性能要求,并且支架的结构形态需要设计精准的匹配值,否则支架结构所具有的生物机械性能、几何以及液体传输等特性会因其局部或整体结构的变化产生不可逆的影响,进而影响种植在支架中的细胞活性。因此,设计具有良好结构形态及优秀
溺水是全球主要的公共卫生问题,是世界上意外死亡的主要原因之一。在溺水之后,最常见的并发症是急性肺损伤(Acute lung injury,ALI)或者急性呼吸窘迫综合征(Acute respiratory distress syndrome,ARDS)。海水淹溺导致的ALI/ARDS是一个复杂的病理过程,氧化应激和炎症共同参与溺水性肺损伤的发病机制,但是其具体的分子机制尚未完全阐明。血红素加氧酶-
近年来,随着传感技术及通信技术的迅速发展,无线传感器网络在工业、军事等领域广泛应用。许多实际工程问题都可以建模成一个动态系统的状态估计问题,设计一个有效的、可靠性高的分布式滤波算法是传感器网络研究中的一个重要方向。在分布式滤波的研究中如何融合网络中多个设备的信息实现高可用性和高鲁棒性,如何解决复杂网络环境中存在的网络攻击、数据量化、切换拓扑等问题是研究重点。无线传感器网络中设备通常由锂电池供电,设
海参是一种富含蛋白质的优质海产品,具有极高的营养和药用价值,已证实其在抗氧化、抗疲劳、抗凝血等方面起有效调节作用。但是针对海参富含营养且胶原含量高的这个特性,相关的应用于医疗、保健或功能食品中的功效研究较少。皮肤创伤是最常见的机体损伤之一,愈合过程中需要营养补给供能,同时胶原也是皮肤组成中必不可少的。因此,本课题在海参富含营养和胶原的基础上,验证海参酶解物(Sea cucumber hydroly
随着互联网技术的不断发展与大众精神文化需求的日益增长,网络漫画逐渐成为了人们日常生活中常见的娱乐方式之一。精美细腻的绘画技法、新颖有趣的剧情故事,不仅能够激发读者的阅读热情,还具有提高审美能力、传播文化思想的作用。作为近年来开始广泛流行的网络漫画种类,奇幻类网络漫画将传统元素与奇幻元素相融合,在内容与形式上不断创新,受到读者的好评与追捧。当下,奇幻类网络漫画顺应发展潮流在中国兴起,吸引读者注意的同
近年来,多组学数据和机器学习技术的结合是癌症研究的热点,该技术成为了癌症预测的一种新的可操作方式。肾透明细胞癌(ccRCC)作为肾癌(RCC)中最常见的亚型,因为致死率的不断上升成为研究的难点,目前有效的治疗研究非常有限。本文将机器学习方法应用于ccRCC患者的多组学数据中,建立相关模型,从分子水平确定与癌症分型或者癌症进展相关的关键基因,进而为提高患者个性化治疗效果提供理论基础。本文的主要研究内