论文部分内容阅读
光电化学分析方法凭借其操作简单、仪器价格低廉等优势近年来得到了快速的发展。现已广泛应用于生物免疫反应、基因诊断、细胞生命分析等多个领域。这些年基于光电分析方法(PEC)的工作逐渐增多的原因主要在于:光电化学以光作为激发信号,电流作为接收信号,避免了背景信号干扰,具有很高的分析灵敏度。本文利用新型的纳米复合材料构建了一系列光电化学生物传感器。主要研究内容如下:1.三元纳米复合材料Ti02/g-C3N4/CdS的制备、表征及与CdSe共敏化效应的研究本文合成了一种具有串联能级排列的三元纳米复合物,首先通过SEM和TEM对其进行了形貌的表征,接着通过XRD和IR证明了材料的成功制备,最后通过XPS图谱分析发现该复合物内部发生了费米能级的重排,该三元复合物能级内部具有特殊的串联排列方式。这种材料的能级排列方式不仅增大了材料对光的吸收利用率,而且在光生电子-空穴产生以后能进行快速的分离和转移,具有较高的光电转化效率。通过将其与CdSe量子点结合探究了量子点的共敏化效率问题。结果表明该三元纳米复合材料与CdSe的共敏化效率较高,可用于光电化学生物传感器的构建及生命分析。2.基于TiO2/g-C3N4/CdS-CdSe共敏化策略来检测T4 PNK酶的活性在此工作中,利用第一个工作中新合成的具有能级串联排列的三元复合物与CdSe的共敏化策略实现了对T4 PNK酶的超灵敏检测。这种共敏化策略得以实现是因为CdSe QDs具有的窄能级间隙可以与三元纳米复合材料Ti02/g-C3N4/CdS的能级间隙边缘进行匹配。在T4 PNK酶的作用下,具有3’端修饰-SH,5’端修饰-OH的发卡DNA可以被限制性核酸外切酶λ-Exo剪切变成3’-SH的单链DNA,将其与CdSe QDs进行连接形成ssDNA-CdSe结构,再通过与电极表面的DNA进行碱基互补配对使CdSe QDs接触到电极的表面,进而与三元复合材料Ti02/g-C3N4/CdS形成共敏化结构,引起光电流的明显变化。该PEC生物传感器对T4 PNK的响应范围为0.0001到0.02 U/mL,最低检测线为6.9 × 10-5 U/mL。此外,基于三元纳米复合材料构建的PEC生物传感器具有优良的选择性、良好的重现性和显著的存储稳定性,在T4 PNK检测和抑制剂筛选方面具有很大的潜力。3.基于g-C3N4/MoS2 2D/2D异质结构和CdSe量子点敏化效应来灵敏检测ssDNA.本文提出了一种基于g-C3N4/MoS2 2D/2D异质结和CdSe量子点(Dot)共敏化效应的增强型光电化学DNA生物传感器。该传感器能简单、准确地分析单链DNA。本实验在g-C3N4/MoS2电极基底材料的表面修饰上连有c-DNA的CdS量子点,当t-DNA存在时,两者发生DNA杂交反应,然后通过CdSe量子点标记得r-DNA与t-DNA的特异性识别反应使CdSe量子点连接在电极的表面。最佳操作条件下,光电化学生物传感器具有良好的准确度,最低检测线为0.32 pM(S/N=3),线性范围为1.0 pM～2.0 μM。该生物传感器在DNA生物分析等相关领域具有广阔的应用前景。