【摘要】：各類抗原、DNA以及癌細胞的檢測對于癌癥以及與DNA相關疾病的診斷來說至關重要,并且對于病理研究也提供了一個很好的基礎,為此各國的研究學者都把檢測生物分子作為一項重要任務。近年來,為了實現生物分子的高靈敏、準確、快速檢測,各國的生物學家及醫(yī)學家對各種檢測方法進行改革、創(chuàng)新,有了一些顯著的成果。然而,很多邊遠地區(qū)發(fā)展中國家無法支付價格昂貴的大型儀器,且無法實現專業(yè)技術人員操作。因此,各國的研究學者也專注于構建價格低廉、操作簡單、靈敏度高、準確性好的便攜式生物傳感器。本文的研究集中于電化學發(fā)光和光致電兩種檢測方法,并且合成了具有良好光電性能的CdTe、ZnO和SnO2半導體納米材料,為了增強其光電效果,將其固載在導電性好、比表面積大的石墨烯、碳納米管、SiO2、多孔PtRu等納米材料上,并且利用抗體對抗原的特異性識別,以及DNA分子的特異性性雜交性質,使其構建的傳感器具有線性范圍寬、選擇性好,靈敏度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。另一方面,我們自行設計制作了簡便、廉價、便攜式的檢測池或傳感器件,從而實現了低成本、高通量即時檢測。三年來主要的研究工作有以下四個方面:(1)利用水熱法合成CdTe量子點,然后將其固載到合成的SiO2納米微球表面,再將CdTe量子點包裹的SiO2標記到二抗上,實現單個抗體的多信號標記,并且合成導電性好的磁性石墨烯作為傳感基底,使得組裝的夾心式的傳感器容易分離洗滌、富集,構建好傳感器之后在一個自制的流動注射檢測池內實現電致發(fā)光信號的檢測。該方法對前列腺抗原的檢測具有高特異性、易操作、低成本等優(yōu)點。(2)本文首次通過一種簡便的水熱法一步合成了ZnO量子點和碳納米管的復合物,將該復合物用來標記二抗,由于碳納米管大的比表面積和良好的導電性,可以很大程度地放大電化學發(fā)光信號,并且以一種簡單地電沉積的方法在電極表面修飾上PtAu合金納米材料,該納米材料導電性優(yōu)越,能夠進一步放大電化學發(fā)光信號,從而提高靈敏度,該方法實現了對前列腺抗原的特異性和高靈敏檢測,并且操作簡便。(3)通過簡便的超聲方法一步合成了空心ZnO和石墨烯的復合物,ZnO本身具有很好地光致電性能,與石墨烯復合后,借助于石墨烯的優(yōu)越的電子傳輸能力,光致電信號得到了極大地提高,把SK-BR-3癌細胞借助于適配體的特異性連接作用固定到復合物的表面,使得光致電信號減弱,依據此可以檢測癌細胞的數量,并且該傳感器是基于一個通過化學腐蝕制得的氧化銦錫電極來構建的,成本低,操作簡便。(4)我們基于一個便攜的裝置設計了一個高靈敏的電化學發(fā)光免疫分析方法來檢測癌胚抗原(CEA),首先,納米多孔銀被固定到打印工作電極上來捕捉一抗,然后用SnO2量子點負載PtRu合金標記的二抗來組裝夾心式傳感器,該方法實現了癌胚抗原的高靈敏檢測。
[Abstract]:The detection of various antigens, DNA and cancer cells is essential for the diagnosis of cancer and DNA-related diseases, and also provides a good basis for pathological research. Therefore, researchers all over the world regard the detection of biomolecules as an important task. In recent years, in order to achieve high sensitivity, accuracy and rapid detection of biomolecules, biologists and medical scientists in various countries have reformed and innovated various detection methods, and have made some remarkable achievements. However, many remote developing countries are unable to pay for expensive large instruments and are unable to operate by professional and technical personnel. Therefore, researchers from all over the world also focus on building portable biosensors with low price, simple operation, high sensitivity and good accuracy. In this paper, we focus on electrochemiluminescence (ECL) and photoelectron detection (ECL) methods, and synthesize CdTe,ZnO and SnO2 semiconductor nanomaterials with good optical and electrical properties. In order to enhance their photoelectric effect, they are immobilized on good electrical conductivity. The specific surface area of graphene, carbon nanotubes, SiO2, porous PtRu and other nano-materials, and the use of antibody antigen specific recognition, as well as the specific hybridization properties of DNA molecules, the constructed sensor has a wide linear range. Good selectivity, high sensitivity, good stability and other advantages. On the other hand, we design and fabricate a simple, cheap and portable detection cell or sensor device, so as to achieve low cost and high throughput real-time detection. The main research work in the past three years is as follows: (1) CdTe quantum dots were synthesized by hydrothermal method, then immobilized on the surface of synthesized SiO2 nanospheres, and then SiO2 coated by CdTe quantum dots was labeled on the second antibody. The multi-signal marking of a single antibody is realized, and the magnetic graphene with good conductivity is synthesized as the sensing substrate, which makes the assembled sandwich sensor easy to separate, wash and enrich. After the sensor is constructed, the electroluminous signal is detected in a self-made flow injection detection cell. This method has the advantages of high specificity, easy operation and low cost. (2) in this paper, the complex of ZnO quantum dots and carbon nanotubes was synthesized by a simple hydrothermal method for the first time. The composite is used to label the second antibody. Because of the large specific surface area and good conductivity of carbon nanotubes, the electrochemiluminescence signal can be amplified to a great extent. The PtAu alloy nanomaterials were modified on the electrode surface by a simple electrodeposition method. The nanomaterials have excellent conductivity and can further amplify the electrochemiluminescence signal, thus improving the sensitivity. This method has achieved the specificity and high sensitivity of detection of prostate antigen. (3) the hollow ZnO and graphene complexes were synthesized by a simple ultrasonic method. The ZnO itself has good photosensitivity. After compounding with graphene, the photoelectrical signal was greatly improved with the help of graphene's superior electron transport ability. The SK-BR-3 cancer cells were immobilized on the surface of the complex with the aid of aptamer-specific conjugation. The photoinduced electrical signal is weakened, according to which the number of cancer cells can be detected, and the sensor is based on an indium tin oxide electrode prepared by chemical corrosion at a low cost. The operation is simple. (4) based on a portable device, we designed a highly sensitive electrochemiluminescence immunoassay method for the detection of carcinoembryonic antigen (CEA),. First, nano-porous silver was fixed on the printed working electrode to capture the first antibody. Then the sandwich sensor was assembled with the second antibody labeled with PtRu alloy loaded with SnO2 quantum dots, and the highly sensitive detection of carcinoembryonic antigen was realized by this method.
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TP212.3

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