基于多功能纳米探针的三种电化学免疫传感器的研究

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电化学免疫传感器不仅具有免疫分析的特异性,还具有电分析化学简便、灵敏等优势,能将抗原-抗体相互作用信息转化为易测的电信号,已成为电分析化学最热门的研究领域之一。纳米材料的飞速发展,不仅为抗体/抗原在电极表面的固载提供了良好的基体,还可通过多功能纳米探针为高灵敏电化学免疫传感器的构建提供新颖的信号放大策略,从而改善免疫传感器的分析性能。本文构建了三种基于多功能纳米探针的新型电化学免疫传感器,分别用于人免疫球蛋白(IgG)和癌胚抗原(CEA)的检测,并得到了较好的分析性能,具体工作如下:(1)基于金、银纳米簇的电化学免疫传感器。该传感器利用银纳米簇固载抗体,金纳米簇标记二抗并作为晶核诱导银纳米粒子生成,然后进行电化学还原二次增强银的沉积,借助沉积银的电氧化信号达到定量检测CEA的目标。在优化实验条件下,该免疫传感器的线性范围是0.01pg·mL-1~100 ng·mL-1,检出限为1 fg·mL-1。与其他一些基于金、银纳米粒子的传感器相比,该免疫传感器利用超小尺寸的纳米粒子(纳米簇)固载和标记抗体,提高了抗体的有效利用率;通过金纳米簇对AgN03原位还原和电化学还原双重作用来放大信号,提高了传感器的灵敏度。(2)基于多功能银纳米探针与Fe304磁性纳米粒子的免标记电化学免疫传感器。该传感器通过将固载抗体的Fe304磁性纳米粒子吸引到预先电沉积了银纳米粒子的磁性电极上构建而成。沉积在电极表面的银纳米粒子不但增强了界面导电性,而且可作为电化学探针提供信号源;Fe304磁性纳米粒子不仅可通过氨基化处理负载大量抗体,还能利用其与磁性电极之间的磁力将抗体固定在电极表面。在最优实验条件下,以IgG作为目标分析物,该免疫传感器的线性范围为0.1 pg·mL-1~1.0 μg·mL-1,检出限为0.05 pg·mL-1。该传感器无需使用第二抗体,并且在构建过程中利用了电沉积、磁性作用和化学交联等固定方法,很大程度上保证了传感器的稳定性。(3)基于金纳米棒的电荷标记型电化学免疫传感器。金纳米棒表面通过巯基试剂自组装实现电荷标记和负载二抗的功能。以碳纳米管和壳聚糖复合物(CNTs-Chit)为基底将癌胚抗原抗体交联在基体电极表面,通过夹心型免疫反应在电极表面组装上金纳米棒,利用Fe(CN)63-的电化学氧化还原信号研究界面静电作用对电化学免疫传感器分析性能的影响。金纳米棒大的比表面积为荷负电(功能)分子的修饰和抗体的固定提供了平台。在优化实验条件下,该免疫传感器检测CEA的线性范围为1 fg·mL-1~100ng·mL1,检出限为0.1fg·mL1。该传感器旨在探索通过电荷标记构建高灵敏电化学免疫传感器的可能,从研究结果来看,传感界面的静电作用有助于改善免疫传感器的分析性能。该传感器相比其他基于Fe(CN)63-氧化还原信号的电化学免疫传感器具有较低的检出限。
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