光電化學(xué)檢測技術(shù)具有靈敏性高、成本低、快速簡便等特點(diǎn),在生物分析、食品檢測、臨床診斷和環(huán)境保護(hù)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。而由于激發(fā)(光)和檢測信號(電流)的不同,使得光電檢測手段具有較低的背景信號,從而能夠確保檢測性能的靈敏性。適配體是一種高特異性識別作用的單鏈脫氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA),可以對金屬離子、有機(jī)小分子、毒素、蛋白質(zhì),甚至整個細(xì)胞在內(nèi)的目標(biāo)物分子實(shí)現(xiàn)高親和性、特異性的識別。并且可以通過簡單的體外指數(shù)擴(kuò)增技術(shù)(SELEX)得到,自1990年適配體被首次發(fā)現(xiàn)以來,其性能相較于傳統(tǒng)的熒光探針生物識別技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢,所以在生物檢測方面取得了顯著的研究進(jìn)展。2008年,赭曲霉毒素A(OTA)適配體首次被科學(xué)家發(fā)現(xiàn),現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種生物和食品分析檢測中。然而鮮少有報道把OTA適配體作為生物識別元件應(yīng)用到光電化學(xué)檢測中。本論文的展開主要是以O(shè)TA適配體為識別元件,結(jié)合光電轉(zhuǎn)換性能優(yōu)良的硫化鎘量子點(diǎn),設(shè)計和構(gòu)建多種光電化學(xué)傳感策略,以達(dá)到特異性、高靈敏度檢測OTA的目標(biāo)。首先,基于半導(dǎo)體TiO_2納米粒子良好的光催化性能、生物相容性、電子傳輸以及易獲得等性能,以O(shè)TA適配體為生物識別元件,TiO_2/CdS半導(dǎo)體納米材料為光電轉(zhuǎn)換元件,構(gòu)建了針對OTA的光電化學(xué)適配體生物傳感器。具體地,通過滴涂TiO_2納米材料的方式制得TiO_2/ITO電極,高溫?zé)?獲得銳鈦礦晶型的TiO_2/ITO電極,浸入合成好的CdS溶液中以制得CdS/TiO_2/ITO電極,繼而通過經(jīng)典的EDC耦合作用將氨基修飾的OTA適配體鏈引入到電極表面,使用單乙醇胺封閉非特異性活性位點(diǎn)。當(dāng)目標(biāo)物發(fā)生生物識別反應(yīng),光電流會產(chǎn)生相應(yīng)的變化,計算光電流的變化量,可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的定量分析,通過對實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化,所構(gòu)建的光電化學(xué)適配體生物傳感器的檢測范圍為0.01-100 ng/mL,檢出限為0.001 ng/mL。其次,我們利用CdS QDs與Au NPs之間的能量共振轉(zhuǎn)移關(guān)系,構(gòu)建了能量共振轉(zhuǎn)移信號增強(qiáng)型光電化學(xué)適配體生物傳感器,實(shí)現(xiàn)了OTA的分析檢測。我們通過逐步靜電組裝技術(shù)先把CdS量子點(diǎn)(Quantum Dots,QDs)修飾于ITO電極表面,再通過經(jīng)典的EDC耦合作用修飾探針DNA,利用DNA鏈雜化作用,將適配體修飾的Au NPs引入體系中,發(fā)生能量共振轉(zhuǎn)移,光電流降低,加入不同濃度的OTA目標(biāo)物,適配體鏈發(fā)生競爭反應(yīng),體系中Au NPs脫離,能量共振轉(zhuǎn)移減弱,光電流恢復(fù)或增強(qiáng),并且在一定濃度范圍內(nèi),光電流的恢復(fù)量或增強(qiáng)量與OTA目標(biāo)物濃度的對數(shù)值成一定關(guān)系,基于此,所構(gòu)建的OTA適配體生物傳感器的檢測范圍為0.05-20 ng/mL,檢出限為0.017ng/mL。最后,我們將RGO/MoS_2納米復(fù)合材料引入光電化學(xué)適配體生物傳感體系中,合成了RGO/MoS_2/CdS納米復(fù)合材料,利用其良好的電子傳輸性能和大比表面積的特點(diǎn),構(gòu)建了一種新穎的OTA光電化學(xué)適配體生物傳感器。具體地,我們通過一步水熱反應(yīng)制備了高負(fù)載的RGO/MoS_2納米復(fù)合材料,并在其表面進(jìn)一步生長CdS QDs,最終獲得RGO/MoS_2/CdS納米復(fù)合材料,利用掃描電鏡及透射電鏡對其進(jìn)行了表征。將RGO/MoS_2/CdS復(fù)合材料修滴涂于電極表面,自然干燥后,通過經(jīng)典的EDC耦合反應(yīng)將氨基修飾的OTA適配體組裝到RGO/MoS_2/CdS電極表面,從而制得性能優(yōu)良的OTA光電化學(xué)適配體生物傳感器。不同濃度OTA目標(biāo)物加入到體系中,發(fā)生生物識別反應(yīng),電極表面產(chǎn)生位阻效應(yīng),光電流降低,光電流降低量與目標(biāo)物濃度的對數(shù)值成一定關(guān)系,通過計算實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物的定量檢測,檢測線性范圍為0.001-5 ng/mL,最低檢出限為0.3 pg/mL。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O657.1;TP212.3
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 光電化學(xué)生物傳感器
        1.1.1 光電化學(xué)生物傳感器的基本原理
        1.1.2 以無機(jī)半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的光電化學(xué)生物傳感器
    1.2 光電化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用
        1.2.1 DNA分析
        1.2.2 免疫分析
        1.2.3 生物催化酶傳感
        1.2.4 細(xì)胞相關(guān)分析
    1.3 光電化學(xué)生物傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
    1.4 本論文主要研究內(nèi)容
2/CdS復(fù)合材料光電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)建'>第2章 TiO₂/CdS復(fù)合材料光電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)建
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 巰基乙酸修飾的硫化鎘量子點(diǎn)的制備
        2.3.2 ITO電極的清洗及二氧化鈦的修飾
2/ITO電極的制備'>        2.3.3 CdS/TiO₂/ITO電極的制備
2/ITO電極的制備'>        2.3.4 Aptamer-DNA/CdS/TiO₂/ITO電極的制備
2/ITO電極對OTA的光電響應(yīng)'>        2.3.5 Aptamer-DNA/CdS/TiO₂/ITO電極對OTA的光電響應(yīng)
        2.3.6 抗干擾實(shí)驗(yàn)
        2.3.7 實(shí)際樣品分析與對照
        2.3.8 光電化學(xué)檢測方法
    2.4 結(jié)果與討論
2NPs和CdSQDs及其組裝電極的表征'>        2.4.1 TiO₂NPs和CdSQDs及其組裝電極的表征
        2.4.2 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化
        2.4.3 光電檢測性能
        2.4.4 光電分析檢測小麥面粉OTA及液質(zhì)對照
    2.5 本章小結(jié)
第3章 CdSQDs與AuNPs能量共振轉(zhuǎn)移光電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)建
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)儀器
    3.3 實(shí)驗(yàn)方法
        3.3.1 巰基乙酸修飾的CdSQDs的制備
        3.3.2 Au NPs 的合成
        3.3.3 Au-Aptamer的制備
        3.3.4 電極的修飾
        3.3.5 對不同濃度OTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的檢測
        3.3.6 光電體系的抗干擾實(shí)驗(yàn)
        3.3.7 對實(shí)驗(yàn)樣品的檢測
        3.3.8 光電化學(xué)檢測方法
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 性能表征
        3.4.2 性能優(yōu)化
        3.4.3 光電檢測性能
        3.4.5 光電分析檢測紅酒樣OTA含量
    3.5 本章小結(jié)
2/CdS納米復(fù)合材料光電化學(xué)適配體生物傳感器的構(gòu)建'>第4章 RGO/MoS₂/CdS納米復(fù)合材料光電化學(xué)適配體生物傳感器的構(gòu)建
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)儀器
    4.3 實(shí)驗(yàn)方法
2納米復(fù)合物的合成'>        4.3.1 RGO/MoS₂納米復(fù)合物的合成
2/CdS納米復(fù)合物的合成'>        4.3.2 RGO/MoS₂/CdS納米復(fù)合物的合成
        4.3.3 電極的修飾
        4.3.4 對不同濃度OTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的檢測
        4.3.5 抗干擾實(shí)驗(yàn)
        4.3.6 光電化學(xué)檢測方法
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 形貌表征
        4.4.2 性能優(yōu)化
        4.4.3 光電檢測性能
    4.5 本章小節(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
致謝
詳細(xì)摘要

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本文編號：2838906