【摘要】：近年來,電化學(xué)傳感分析技術(shù)不斷得到突破,這得益于納米技術(shù)與生物技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展。電化學(xué)生物傳感分析技術(shù)具有高靈敏度、低成本、簡便快速等優(yōu)點且選擇性高、特異性強,在微量和痕量分析中占有不可或缺的地位。電化學(xué)生物傳感分析檢測方法簡單、快捷,一直被研究人員所關(guān)注。將納米材料與電化學(xué)生物傳感器相結(jié)合,利用納米材料的特性,可以提高傳感器檢測靈敏度,縮短檢測時間,還可以進一步穩(wěn)定傳感器的理化性質(zhì),使得傳感器檢測性能得到顯著提高。致力于研究和構(gòu)建基于納米材料增敏的電化學(xué)生物傳感器的分析檢測技術(shù),并將該技術(shù)運用于乳品的安全檢測與品質(zhì)監(jiān)控,使技術(shù)與實際相結(jié)合,利用技術(shù)檢測手段來使得消費者的健康得到足夠的保障,同時也間接促進乳品行業(yè)的發(fā)展。本文構(gòu)建了三種不同的電化學(xué)DNA傳感器,并將其用于乳品中Hg~(2+)、Ag~+和Pb~(2+)的痕量檢測。具體內(nèi)容分為:第一部分:基于AuNFs功能化納米增敏材料的DNA傳感器用于乳品中Hg~(2+)的電化學(xué)檢測以金納米花(AuNFs)作為傳感器平臺,利用胸腺嘧啶與汞離子之間的特異性配位(T-Hg~(2+)-T)構(gòu)建一個高靈敏度、高選擇性的電化學(xué)DNA傳感器。實驗證明,以金納米花納米材料作為電化學(xué)傳感平臺可以提高信號標(biāo)簽的電子傳遞速度,同時其自身特性使得傳感器擁有良好的生物相容性的微環(huán)境。3'修飾有電信號物質(zhì)(MB)的T-rich DNA利用5'的巰基同電極表面的AuNFs以Au-S固定,使得MB遠離電極。通過T-rich DNA與Hg~(2+)的結(jié)合折疊DNA來減少MB與電極之間的距離來實現(xiàn)電信號的放大從而實現(xiàn)Hg~(2+)的檢測。最終實驗表明,在一系列的優(yōu)化條件下,傳感器產(chǎn)生的電信號峰值電流的變化與Hg~(2+)濃度在1 fM~1nM存在良好的線性關(guān)系,檢出限為0.39 fM(S/N=3)。通過加標(biāo)回收實驗也對乳品中的Hg~(2+)進行了分析。實驗計算回收率在89%~104.2%范圍內(nèi)。本文提出的檢測策略具有良好的性能,表明其運用在評估乳品品質(zhì)變化中具有有效的發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r,該適配體傳感器對Hg~(2+)存在選擇性,其他金屬離子(例如:Pb~(2+),Zn~(2+),Ni~(2+),Co~(2+),Co~(2+)和Cd~(2+))的干擾性微乎其微,對于實際應(yīng)用于Hg~(2+)的檢測具有較大的意義。第二部分:金屬有機框架功能化材料作為仿生酶用于乳品中Ag~+的電化學(xué)檢測本實驗通過合成一種結(jié)合有金納米顆粒的卟啉高分子金屬有機框架用于構(gòu)建電化學(xué)DNA傳感器,并利用該核酸傳感器實現(xiàn)Ag~+的檢測。在檢測過程中當(dāng)有Ag~+存在時,傳感器平臺的富胞嘧啶DNA探針會與金屬銀離子發(fā)生配位反應(yīng),從而使得DNA發(fā)生折疊構(gòu)相改變,最終使得連接在DNA 5′端的PorMOFs接近電極表面。利用PorMOFs的催化活性催化羥胺產(chǎn)生電信號達成銀離子檢測目的。在最優(yōu)條件下,依據(jù)檢測結(jié)果可以表明SWV電流變化與Ag~+濃度在10~(-13) M到10~(-6) M范圍內(nèi)表現(xiàn)出顯著的線性關(guān)系,其最低檢測限為0.016 pM(S/N=3)。依據(jù)實驗結(jié)果,該核酸傳感器對Ag~+的檢測呈現(xiàn)出極好的重現(xiàn)性和優(yōu)良的選擇性,在實踐的樣品檢測中依舊表現(xiàn)優(yōu)異。第三部分:金屬有機框架功能化材料作為仿生酶用于乳品中Pb~(2+)的電化學(xué)檢測制備一種功能化鐵卟啉金屬有機框架化合物(FeTCPP@MOF)DNA探針化并用于鉛離子的檢測具有高靈敏度的電化學(xué)傳感平臺。將AuNPs結(jié)合在FeTCPP@MOF表面,使其與DNA探針上的巰基利用Au-S鍵結(jié)合形成DNA2/AuNPs-FeTCPP@MOF探針。FeTCPP@MOF的擬酶催化性可以將鄰苯二胺化成二胺偶氮苯,從而產(chǎn)生明顯可見的電化學(xué)信號。傳感器在有鉛離子存在的情況下,固定在電極表面的DNA1識別位點(rA)會被鉛離子特異性識別,使得DNA1鏈斷開并與DNA2/AuNPs-FeTCPP@MOF探針上的DNA2識別并雜交結(jié)合同時將FeTCPP@MOF有機框架固定在電極表面。此時,核酸傳感器的信號開關(guān)打開,實現(xiàn)Pb~(2+)的電化學(xué)信號檢測。檢測結(jié)果顯示,SWV電流信號變化值與Pb~(2+)在1 pM至100 nM范圍內(nèi)具有顯著的線性關(guān)系,檢測限達到0.36 fM(S/N=3)。制備的傳感器在實際樣品的檢測中表現(xiàn)良好,且低成本操作簡單具有高靈敏度和優(yōu)異的選擇性。
【圖文】：

基于金屬有機框架材料催化電化學(xué) DNA 傳感器在乳品中重金屬的檢測應(yīng)用研究1.2.1 電化學(xué) DNA 傳感器原理電化學(xué) DNA 傳感器的原理[8, 9]：被分析物擴散進入固定化分子識別元件，，分析物與識別元件之間發(fā)生直接或間接的生物化學(xué)反應(yīng)并且產(chǎn)生生物化學(xué)信號繼而被相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)將產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)換成可測定和可處理的電信號，電信號強度與被分析物濃度存在比例關(guān)系，繼而再通過檢測儀器輸出信號，計算出被測物濃度。以圖 1.1 所示，可直觀的了解傳感器工作原理。

圖 1.1 電化學(xué) DNA 傳感器工作原理示意圖Fig.1.1 The working principle diagram of aptasensor化學(xué) DNA 傳感器的類型核酸傳感器的工作原理差別，大致可分為五種類型[10]：利用號的直接 DNA 電化學(xué)、通過化學(xué)介體增加檢測靈敏度的間接介體直接標(biāo)記在 DNA 上的特異性氧化還原指示劑型、DNA 介修飾納米材料的納米顆粒電化學(xué)放大五種。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TS252.7;O657.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 翟睿;焦豐龍;林虹君;郝斐然;李佳斌;顏輝;李楠楠;王歡歡;金祖耀;張養(yǎng)軍;錢小紅;;金屬有機框架材料的研究進展[J];色譜;2014年02期

2 姜利英;姚斐斐;任景英;張法全;賀振東;崔光照;;納米材料在生物傳感器中的應(yīng)用[J];傳感器與微系統(tǒng);2009年05期

3 楊海朋;陳仕國;李春輝;陳東成;戈早川;;納米電化學(xué)生物傳感器[J];化學(xué)進展;2009年01期

4 雷明;;淺談生物傳感器的原理及種類[J];商情(教育經(jīng)濟研究);2008年06期

5 覃柳;劉仲明;鄒小勇;;電化學(xué)生物傳感器研究進展[J];中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志;2007年01期

6 張遲;李柏生;趙立凡;張麗君;徐順清;;金納米顆粒修飾寡核苷酸適配子對蛋白質(zhì)進行比色檢測方法[J];公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué);2006年05期

7 蔡宏,徐穎,何品剛,方禹之;脫氧核糖核酸在電極表面的固定化研究進展[J];分析化學(xué);2004年06期

8 蔡新霞,李華清,饒能高,王利,崔大付;電化學(xué)生物傳感器[J];微納電子技術(shù);2003年Z1期

9 繆煜清,劉仲明,官建國;納米技術(shù)在生物傳感器中的應(yīng)用[J];傳感器技術(shù);2002年11期

10 張立德;納米材料研究的現(xiàn)狀、特點和發(fā)展趨勢[J];中國高新技術(shù)企業(yè)雜志;2000年Z1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張新愛;基于納米材料新型電化學(xué)傳感器的制備及其在生物樣品分析中的應(yīng)用研究[D];華東師范大學(xué);2011年

2 杜平;納米材料在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用研究[D];青島科技大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 侯超;半導(dǎo)體納米材料的制備以及在生物傳感器中的應(yīng)用[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

2 吳義春;金屬有機框架物在電化學(xué)中的應(yīng)用[D];揚州大學(xué);2014年

本文編號：2688319