李昌安[1]2004年在《基于分子组装技术制备光纤探针/电极的研究》文中研究表明本论文基于分子自组装技术制备了多种形貌的光纤探针和用于水中铜离子检测的组氨酸修饰金电极。主要包括以下几个方面的内容:1 虹吸动态化学腐蚀法制备多种形貌光纤探针的研究基于虹吸原理,设计了一种动态化学腐蚀法的简易装置,制备广泛用于近场光学显微镜、纳米光纤生物传感器和扫描电化学/光学显微镜的光纤探针。这是在一般化学腐蚀法的基础上,通过改变虹吸管中水的流向和流速来有效地控制探针锥角和锥长,制备出多种形貌的光纤探针。与传统的静态化学腐蚀法相比,该法具有重复性高、探针形貌可控、操作方便、实验费用低廉、制备的探针表面光滑等优点。利用该装置,成功地制备出针尖尺寸20nm～300nm,针尖锥角在12°～65°之间可调的光纤探针。同时,选择适当的液位差, 首次通过一步腐蚀法制备出针尖尺寸小于50nm的双锥角光纤探针。并对可能的腐蚀机理进行了探讨。2 光纤探针表面自组装化学镀银的研究在本实验室自组装化学镀工作的基础上首次提出了在光纤探针的表面通过分子自组装技术化学镀银并对镀银的条件进行了优化。与传统的真空镀膜法相比,该法具有方便、实验费用低廉、可控、以及探针表面光滑、无“针孔”等优点。通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能量弥散X-射线电子能谱(EDX)等表征手段对镀银探针进行了表征并对可能的镀银机理进行了讨论。3 戊二醛偶联组氨酸修饰金电极测定铜离子的研究研究了一种基于戊二醛偶联组氨酸修饰金电极的方法,并以该修饰电极为工作电极利用方波伏安法建立了一种检测水中痕量铜离子的新方法。在铜离子溶液中搅拌富集,铜离子与修饰电极表面的组氨酸形成配合物吸附在电极表面,在磷酸缓冲液中,该配合物具有良好的电化学响应。在对不同浓度的铜离子进行检测时发现在1×10-12～1.8×10-11 mol/L和5×10-7～2.1×10-5mol/L之间方波伏安还原峰电流与铜离子浓度呈现良好的线性关系,其最低检测限可达0.5×10-12mol/L,并对可能的检测机理进行了探讨。
王怡红[2]2006年在《基于界面性质控制制备光纤探针的研究》文中进行了进一步梳理在活细胞研究中,因光子对细胞和生物分子损害最小、所获结果可信,光学方法备受关注。要实现对单细胞的光学检测,需容积小、光学收集效率高、低噪声的检测器和低的背景光。作为生物光学检测的传感器,光纤探针的尺寸形状对提高光学收集效率至关重要。本文根据生物光学检测对光纤探针的要求,应用静态刻蚀法,通过选择覆盖液种类、控制刻蚀时间和等方法,制备了形状尺寸可控的笔状光纤探针;通过在光纤探针表面修饰3-巯丙基-叁甲氧基硅烷(HS(CH2)3Si(OCH3)3, 3-MPT)自组装单层膜(Self-Assemblied Monolayers,SAMs)、采用超声处理等手段,制备了顶部具有金属孔洞的银膜包覆光纤探针。考虑探针表面银镀层由于氧化导致的探针使用寿命短和探针的生物相容性等,采用3-MPT和长链有机硫醇(正十八硫醇,C18H37SH),在银表面构筑了3-MPT SAMs和两种分子在银表面的混合自组装单层膜(Self-Assemblied Mixed Monolayers,SAMM),并进一步采用甲基丙烯酸—乙烯基咔唑共聚物修饰,形成有机聚合物复合自组装膜(Complex Self-Assemblied Film,CSAF)。由于硫醇中的巯基可与贵金属之间产生强的结合力,硅羟基(硅甲氧基易水解形成硅羟基,-Si(OH)3)可与羟基化的氧化硅表面进行化学键合,当银金属化光纤探针在上述两种溶液或它们的混合溶液中浸泡组装时,在Ag表面将形成以巯基为头基,硅甲氧基-Si(OCH3)3或甲基-CH3为尾基的单分子层。而在经预处理的光纤探针的SiO2表面,则会形成以硅氧键相连的、巯基为尾基的3-MPT的单分子层组装膜,该单分子层组装膜的存在,将有效阻止共聚物分子在针尖顶部的缩合沉积。利用分子中两种基团与不同表面上的作用的特点,可得到针尖顶部无聚合物沉积而其余银镀层表面形成惰性聚合物复合(Complex Self-Assemblied Film,CSAF)修饰层的Ag包覆光纤探针。CSAF的厚度在一定范围内可通过调节表面-Si(OH)3的量来控制。论文共分以下几个章节:1.液体界面性质对光纤探针形状的影响:选择几种覆盖液对静态刻蚀法制备的光纤探针进行了较为系统的研究。首先根据溶剂的表面张力、分子体积、溶解度和体积大小等因素对覆盖液进行比对,并考虑极性对界面性质的影响,选择正辛烷、对二甲苯、油酸和邻二甲苯为覆盖液,研究探针形状随覆盖液和时间变化的规律;其次,考虑覆盖溶剂的表面张力不同于该覆盖液与HF水溶液界面的界面张力,采用Fu-Ju-Fu方法计算覆盖溶剂/HF水溶液的界面张力,用界面张力代替表面张力计算了探针锥高;最后考虑HF水溶液在不同有机相中的溶解度以及可能发生的两相间的相互扩散对探针形状和针尖顶角的影响,通过比较探针锥高理论估算值、实验值和加入表面活性剂后的实验值,得出了两相溶液之间的相互扩散是影响探针形状的重要因素的结论。2.顶部具有金属孔洞的银膜包覆光纤探针的制备:考虑分子的组装性能和细胞毒性,选择金属
殷震[3]2017年在《基于飞秒激光微加工的光纤SERS传感器研究》文中研究指明光纤表面增强拉曼散射(SERS)传感器结合光纤传感技术与拉曼光谱分析技术的一切优势,同时克服了普通拉曼光谱信号弱,背景干扰强,不能实现痕量检测的缺点,可获得低浓度被测样品丰富的光谱信息,并可以进行远程、实时、原位、在体、在线的SERS光谱检测。光纤表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术在生命科学、食品安全、环境监测等领域中生物化学样品分析具有重要的优势,吸引了人们广泛的关注。本文利用飞秒激光微加工技术和激光诱导沉积技术,开展了高性能光纤SERS传感器的研究,主要研究了以下四个方面内容:1.开展了基于飞秒激光微加工技术刻蚀光纤制备端面型石英光纤SERS传感器的研究。搭建了飞秒激光微加工光纤系统,利用飞秒激光微加工技术对石英光纤尖端粗糙化处理,实验探索了飞秒激光功率对烧蚀光纤表面形貌的影响,及飞秒激光加工光纤采用的刻线宽度对所制备的光纤SERS传感器形貌及SERS增强效果的影响。开展了利用785 nm波长激发光诱导方法对光纤端面修饰SERS活性基底的可行性研究,理论分析激光诱导沉积机理,并优化了诱导沉积过程中激发光的功率与沉积时间,操作简单、快速、成本低。经飞秒激光刻蚀而粗糙化后的光纤表面更有利于银纳米颗粒的沉积,在相同沉积时间内,银纳米颗粒更快生长在经飞秒激光烧蚀而粗糙化的光纤表面。优化飞秒激光加工的激光功率及选取一个合适的飞秒激光刻蚀宽度,可制备对若丹明6G溶液高灵敏度的光纤SERS传感器。2.开展了基于飞秒激光微加工技术制备端面型聚合物光纤SERS传感器的研究。研究了飞秒激光对聚合物光纤的加工特点,由于PMMA材料比石英光纤更软,用相同的脉冲能量和扫描速度,激光烧蚀狭缝明显深于石英光纤,低脉冲能量就能实现良好的加工效果。利用激光诱导沉积方法进行SERS活性基底的修饰,以若丹明6G为目标分子验证PMMA聚合物光纤SERS传感器的性能。SERS信号强度随着飞秒激光加工所用脉冲功率和飞秒激光刻蚀宽度变化而变化。对于某一选定的激光脉冲能量,存在一个合适飞秒激光刻蚀宽度。通过对R6G溶液的检测表明本研究提出的PMMA聚合物光纤SERS传感器具有良好的性能,若在进行SERS光谱探测时适当地延长积分时间,同时提高入射激光聚集的光纤端面的平整度,该传感器的探测性能将进一步提高,可达到端面型石英光纤的性能。3.开展了基于飞秒激光微加工技术制备的新型U型结构石英光纤SERS传感器的研究。制备了系列不同宽度的U型结构石英光纤,经飞秒激光加工光纤,制作的U型结构相对规则,保持了良好的形貌。理论分析了U型结构远端面接收的激发光功率随U型结构宽度的变化关系,进行了利用光化学沉积方法对U型光纤探针修饰一层银纳米颗粒探究,以此U型结构的光纤SERS传感器对10-8 M的R6G溶液进行检测。随着U型结构宽度的增加,测得R6G溶液在1509.7 cm-1处相对拉曼强度非线性减少,说明随着U型结构宽度的增加,光纤探针的拉曼增强效果变弱。当U型结构宽度为12μm时,在1509.7 cm-1处相对拉曼强度最大,是单一粗糙端面的光纤SERS探针测量结果的4倍。相对于单一粗糙端面制备的光纤SERS传感器,U型结构的存在一方面增加了SERS活性区域面积,产生更多有SERS增强效果的“热点”;另一方面,由于U型结构远端面的存在,提高了R6G分子信号光的收集效率。U型结构光纤SERS传感器具有纤芯模场激发的优点,实现对低浓度若丹明6G染料分子的高灵敏实时原位检测。4.开展了基于飞秒激光微加工技术和光化学方法沉积银纳米颗粒制备D型石英光纤SERS传感器的研究。不同于之前所研究的几种属于纤芯模激发类型光纤SERS探针,本研究提出的D型石英光纤SERS传感器属于消逝场激发类型,可以灵活增加SERS活性区面积来提高SERS信号探测强度。利用飞秒激光刻蚀光纤制备了不同活性区域长度的D型结构石英光纤,随后用光化学沉积方法修饰了一层银纳米颗粒作为SERS活性基底,通过SEM图像对传感器表面形貌进行了详细的研究。通过对10-7 M若丹明6G(R6G)溶液的探测结果表明,探究了D型传感区长度对增强效果的影响,在传感器长度在100μm至500μm区间,随D型区长度的增加,检测的拉曼强度是线性增加的,而且线性度达0.998,实现了对若丹明6G染料分子的高灵敏实时原位检测。
邓炜[4]2017年在《核酸探针电致化学发光生物传感器检测土壤中铅离子的研究》文中研究说明重金属离子具有生物毒性大、易被生物富集、难于自然降解等的特点,严重危害生态环境和人类生命健康,而传统检测方法多依赖大型仪器,存在检测时间长,灵敏度相对较低等缺点,因此探索建立快速、灵敏、低成本的痕量重金属分析检测方法有重要意义。电致化学发光(ECL)结合了发光分析的高灵敏度和电化学分析的高可控性,具有重现性好、灵敏度高和选择性好等优点,可显着提高分析检测灵敏度和选择性,尤其适用于被测物浓度低,组分复杂,干扰物多的环境样品。本论文以土壤中Pb~(2+)的检测为研究模型,利用具有高选择性的核酸探针为识别元件,从信号输出模式、ECL体系、核酸放大技术等多方面着手,并进一步结合多种复合纳米材料,设计构建了多种高灵敏ECL检测Pb~(2+)的新方法。研究结果为污染土壤Pb~(2+)的快速、灵敏的检测提供了一个新的思路和方法,有利于提高Pb~(2+)的检测精度,在土壤、水环境分析实践中具有十分重要的意义。主要研究结果如下:1.基于聚乙烯亚胺还原的金纳米颗粒固载核酸探针的“signal on”型ECL传感器的研究本实验结合目标物循环与杂交链式反应(HCR)信号放大策略构建了Pb~(2+)ECL生物传感器。该传感器可以通过Pb~(2+)和脱氧核酶(LC)的特异识别作用,并结合目标物循环和杂交链式(HCR)反应,在电极表面生成了大量由DNA杂交形成的长双链聚合物。这些双链聚合物可以通过静电吸附作用固载ECL信号分子邻菲罗啉钌配合物。利用固载在电极基底的聚乙烯亚胺还原的金纳米颗粒对发光试剂的共反应作用显着放大检测信号,构建了对Pb~(2+)的“signal on”响应模式ECL检测新方法。实验结果表明,在Pb~(2+)浓度范围为1×10-12 mol/L~1×10-7 mol/L(2.07×10-10 g/L~2.07×10-5 g/L)之间,表现出良好的线性关系,其检出限为3.33×10-13 mol/L(6.89×10-11 g/L)。将该方法用于土壤样品中铅离子的检测,所得回收率介于98.7%~103%之间,说明该传感器对pb~(2+)的检测良好的准确度。2.基于分子间和分子内共反应双重放大策略的“signalon”型ecl传感器的研究本实验首先制备了多边形的金纳米颗粒(hifaunps)作为固载基质,聚酰胺-胺型树枝状高分子pamam既作为交联分子又作为共反应基团,通过酰胺反应将发光试剂羧基化联吡啶钌ru-cooh与pamam交联到同一个分子内,制备了具有更高发光效率的自增强的ecl发光试剂作为ecl信标。另一方面,将l-半胱氨酸(l-cys)和金纳米颗粒电沉积到电极上,增大了电极的比表面积,用以固定大量端基为巯基的辅助探针(aps),同时l-cys与ru-cooh通过分子间共反应增强了ecl信号,从而实现了分子间和分子内共反应双重信号放大策略。当pb~(2+)存在时,pb~(2+)与固载到电极界面的捕获探针(cps)形成了稳定的g-四链体,诱导双链dna释放cps。电极上的aps进一步捕获信标产生ecl信号,pb~(2+)浓度越大,ecl响应越强。实验结果表明,该方法具有较好的选择性和稳定性,其线性范围为1.0×10-13mol/l~1.0×10-7mol/l(2.07×10-11g/l~2.07×10-5g/l),检出限为3.33×10-14mol/l(6.89×10-12g/l)。用ecl适体传感器和传统的石墨炉原子吸收光谱法(gf-aas)对相同的土壤样品进行检测,两种方法之间具有较好的一致性,证明该传感器在检测环境土壤中痕量的pb~(2+)很有应用潜力。3.基于金/石墨烯/c60纳米复合材料为固载基质的“signaloff”型ecl传感器的研究本实验制备了分子内自增强ecl分子pamam-ru作为发光物质直接标记对铅离子有特异识别作用的脱氧核酶8-17dnazyme的底物链。该分子通过分子内的相互作用及快速电子传递,极大地提高了ecl试剂的发光效率及稳定性。另一方面,制备了纳米金功能化的石墨烯和c60的复合物(au@rgo-c60),利用该纳米复合材料自身的大比表面积固载大量的8-17dnazyme使其与底物链结合形成pb~(2+)特异剪切位点,同时由于其自身具有促进电子传递作用进一步放大响应信号。当测试溶液中含有s2o82-作为分子间共反应试剂时,与pamam分子内自增强作用相结合实现双重信号放大,获得较强的初始信号。当pb~(2+)存在时,识别特异的剪切位点,从而使结合到电极表面的pamam-ru离开电极,ecl信号显着降低,构建了“signaloff”型ecl铅离子传感器。其检测范围为1.0×10-15mol/l~1.0×10-8mol/l(2.07×10-13g/l~2.07×10-6g/l),检测限为3.33×10-16mol/l(6.89×10-14g/l)。将制备的传感器用于实际土壤样品中pb~(2+)的检测,并采用标准加入法对传感器回收率进行了测定,所得回收率介于96.2%~103%之间,说明传感器具有较好的实际应用价值。4.基于碳量子点/石墨烯复合纳米材料为固载基质和金纳米颗粒为增强探针的“signal on-off”型ECL传感器的研究本实验以C60作为新型碳源,利用强酸氧化法加热回流合成法制得碳量子点(CQDs)为ECL发光试剂,并通过交联作用将CQDs固载到氨基功能化的石墨烯纳米材料表面。基于碱基的互补配对原则在电极表面引入标记了金纳米粒子的铅离子适体探针互补链(CDNA),以增强适体传感器的ECL响应,制得Pb~(2+)适体传感器。当有目标物Pb~(2+)存在时,Pb~(2+)与其适体链形成G四链体结构,释放出金纳米粒子标记的增强探针,从而使得ECL信号减小。该传感器的检测范围为1.0×10-13 mol/L~1.0×10-3 mol/L(2.07×10-11 g/L~2.07×10-1 g/L),检测限为3.3×10-11mol/L(6.89×10-12 g/L)。该ECL适体传感器对实际土壤样品中的Pb~(2+)进行检测,其回收率在98.8-105%。5.基于溶解氧/过硫酸根为ECL体系和卟啉铁/G-四链体为猝灭探针构建“signal on-off-on”型传感器的研究为了降低背景信号以增加灵敏度,本实验利用“signal on-off-on”型检测模式构建超灵敏ECL铅离子传感器。首先利用金纳米粒子的促进电子传递作用得到S2O82-的超高信号作为初始“signal-on”信号。接着利用线性滚环扩增反应得到一条与环形DNA模板互补的具有大量G碱基的酶链序列,使之与氯化血红素结合形成hemin/G-四链体结构,它的存在导致S2O82-电致化学发光猝灭,得到较低ECL信号的“signal-off”的状态。而当体系中出现Pb~(2+)时,Pb~(2+)剪切掉互补底物链探针,进而使hemin/G-四链体离开电极表面,从而引起ECL信号的恢复。因此“on-off-on”检测最终信号与目标物Pb~(2+)的浓度成正比,可以得到超灵敏的Pb~(2+)传感器。该传感器的线性响应范围为1×10-12~1×10-7mol/L(2.07×10-10 g/L~2.07×10-5 g/L),并且具有良好的再生性能。本文的主要创新点在于(1)提出了结合分子间和分子内共反应试剂放大响应信号的双重信号放大策略,为进一步提高电致化学发光分析土壤中Pb~(2+)的灵敏度和降低检测限提供了有益的尝试。(2)首次利用hemin与Pb~(2+)与Pb~(2+)适体探针四链体结构的竞争结合作用,构建了“signal-on-off-on”型信号响应模式实现了对土壤中Pb~(2+)的电致化学发光分析检测,该方法可简便、高效的降低背景信号,使得在提高灵敏度的同时也增强了检测的特异性。
傅英姿[5]2006年在《基于纳米粒子的新型DNA、免疫电化学传感器研究》文中指出DNA和免疫传感器是近年来发展起来的一项融微电子、生命科学和物理学为一体的分子生物学新兴技术，在生物工程、临床医学、环境监测、食品和农业分析领域具有重要的意义，也是电化学研究的活跃领域之一。 本论文将纳米技术、生物分子传感技术、分子自组装和电化学分析技术有机结合用于DNA和免疫分析。采用不同方法和传感原理应用金、银、金银混合及二氧化钛纳米材料在金、铂和玻碳电极表面构建功能化生物分子固定界面，发展了一系列DNA和免疫电化学生物传感器。用现代表面表征技术、光谱技术、电化学分析技术对组装过程、功能界面进行了表征。同时，对无指示剂DNA和免疫的直接、简便、快速测定方法也进行了探索。本文第一部分详细研究了基于纳米粒子的新型DNA电化学传感器 1．基于电化学交流阻抗检测的纳米银和溶胶-凝胶共修饰DNA电化学传感器研究：首次把自组装双层二维MPTS溶胶-凝胶和纳米银共修饰界面用于DNA传感器构造中，利用电化学交流阻抗技术发展了一种新型的可更新的DNA传感器，用EIS检测探针对目标DNA识别，线性范围为8.0×10~(-9)～1.0×10~(-6)mol／L，检测限为4.0x10~(-9)mol／L。 2．基于电化学交流阻抗检测的纳米金和溶胶-凝胶共修饰无指示剂DNA电化学传感器研究：在上述研究基础上利用电化学交流阻抗技术发展了新型无指示剂DNA传感器，为DNA传感器的检测应用提供了新方法。在无外加氧化还原活性指示剂的磷酸盐缓冲溶液中，杂交反应发生后阻抗下降，其阻抗对数变化值与目标DNA浓度在1.0×10~(-8)～1.0×10~(-6)mol／L范围线性相关，检测限为5.0×10~(-9) mol／L。 3．基于电化学交流阻抗检测的金-银复合纳米材料和聚吡咯共修饰无指示剂DNA电化学传感器研究：采用不同方法和传感原理设计DNA分子固定界面，发展了一种集导电聚合物与复合纳米优势组合的新型DNA传感器。首先通过电聚合在铂电极上生长聚吡咯膜，凭借相反电荷吸附技术将金银复合纳米材料固着在高比表面积、叁维多孔网状PPy膜内，最后
方红[6]2004年在《生物医学纳米材料研究现状与发展趋势的分析》文中提出纳米科学与技术是八十年代以来兴起的一个崭新的领域,随着研究的深入和技术的发展,纳米材料开始与许多学科相互交叉、渗透,显示出巨大的潜在应用价值,并且已经在一些领域获得了初步的应用。在过去几年中,生物纳米材料的理论与实验研究已成为人们关注的焦点,特别是核酸与蛋白质的生化、生物物理、生物力学、热力学与电磁学特征及其智能复合材料已成为生命科学与材料科学的交叉前沿。目前,生物标记纳米材料、磁性纳米材料、生物修复纳米材料、以及纳米生物传感器等方面已取得很大进展。纳米金标记技术是现代四大免疫标记技术之一。金、银及半导体纳米晶材料用于生物材料的连接、标记和检测,其所具有的特殊的物理化学性质,对于提高生物检测的灵敏度和稳定性具有重大的意义,应用日益引起人们的重视。纳米生物磁性材料(纳米磁性液体、超微细粉体磁性材料)具有其原先材料所不具备的体积效应、表面效应、隧道效应等方面的性质,使其在催化、光电、磁性、力学等方面表现出许多奇异的物理和化学性能,具有许多重要的应用价值。纳米技术的飞速发展推动了生物和化学检测技术的进步。目前人们已研制出了尺寸在微米、纳米量级的生物传感器,这些传感器的共同特点是:体积小,分辨率高,响应时间短,所需样品量少以及对活细胞的损伤小,可进行微创甚至无创测量。纳米材料与纳米技术为寻求修复各种原因引起的骨组织缺损、畸形的新型材料和技术起了很大的推动作用。纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、以及纳米复合材料等生物修复纳米材料具有独特的力学性能及良好的生物相容性,在仿生工程中有许多重要的应用。本文主要介绍了纳米材料的一些基本概念和特性,以及这些材料的研究、开发及相关分类,重点讨论了纳米材料在生物医学领域的应用方向与主要内容,提出了纳米材料研究的若干热点和可能的新的生长点。
董子豪[7]2018年在《激光诱导法制备光纤SERS探针及其检测应用》文中研究指明表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)光谱具有“指纹”特性、灵敏度高、无损检测等优点,目前已被广泛应用于环境科学、生物医学、食品安全等领域。与传统的平面SERS基底相比,将光纤传感技术与SERS效应结合发展的光纤SERS探针,具有光与物质相互作用面积大、拉曼信号为SERS活性区域的整体积分等特点,从而有望同时实现高的检测灵敏度和优良的光谱重复性。特别地,光纤SERS探针能够实现活体、在线、原位检测,在生物医学、过程监测等领域具有独特的优势。本论文从实用化需求出发,尝试发展多种激光诱导制备光纤SERS探针的方法,以实现光纤SERS探针的可控、重复、批量制备;并初步将其用于农药残留、多氯联苯、抗生素等的检测应用中。论文概述了表面增强拉曼散射光谱及常用的SERS基底,着重分析了光纤SERS探针制备的研究现状;并对光纤SERS探针的理论研究方法进行了分析。基于激光诱导液面自组装法制备了平端面光纤SERS探针,研究了光纤位置、诱导激光功率和诱导激光时间对光纤SERS探针性能的影响。优化条件下制备出的平端面探针具有良好的检测重复性,对氨基甲酸酯类农残福美双和有机磷类农残甲基对硫磷的检测限分别为10-7M和5×10-7M。发展了激光诱导动态提拉法,通过优化提拉速度、诱导激光功率和激光干燥时间,制备出高性能锥形光纤SERS探针。该探针重复性良好,对福美双、PCB77和PCB3的检测限分别达到10-9M、10-7M和10-7M;此外,锥形光纤探针也实现了牛奶样品中的四环素和茶叶的成分检测。以上工作的开展为后期实际样品的检测奠定了基础。
夏建平[8]2009年在《基于导电聚合物及核酸适体的电化学生物传感器的研究》文中研究表明本论文基于导电聚合物和核酸适体,构建了叁种生物传感器。基于一种新的导电聚合物,5-羧基吲哚(ICA),构建了一种免标记DNA电化学传感器;基于适体的结构从DNA/DNA转变为DNA/目标复合物,提出了两种高灵敏度检测小分子(腺苷和凝血酶)的电化学传感方法。本论文共分为五章:第一章,介绍了DNA生物传感器的设计原理、分类,综述了DNA生物传感器的研究现状以及适体传感器的研究进展,重点介绍了DNA电化学传感器的研究现状。第二章,基于一种新的导电聚合物,5-羧基吲哚(ICA),将其聚合到玻碳电极表面,利用吲哚单体含有的羧基,提出了一种直接检测DNA杂交的电化学方法。运用循环伏安法(CV)研究了互补、非互补以及单碱基错配DNA对信号的影响。结果显示当与互补靶DNA杂交时循环伏安峰电流产生一个明显的降低。以峰电流的变化作为传感器的响应,发现靶DNA的浓度在3.34×10-9 ~ 1.06×10-8 mol·L-1之间与峰电流的变化值成线性关系,检测限为1.0 nmol·L-1,同时该免标记传感器具有良好的选择性。第叁章,基于适体的结构从DNA/DNA转变为DNA/目标复合物,提出了一种检测小分子腺苷的高灵敏的电化学传感方法。金电极首先用金纳米粒子修饰,巯基修饰的捕获探针通过金-硫键固定到电极表面。接下来,将含有腺苷适体序列的适体DNA,以及连接在金纳米粒子上的指示DNA固定在电极表面形成一个“叁明治”式的复合结构。在腺苷存在条件下,适体部分结合腺苷,并且弯曲形成一个复合物。于是,金纳米粒子连同其上的指示DNA释放到溶液中导致峰电流降低。以[Ru(NH3)6]3+为信号分子,借助金纳米粒子的放大效应,得到检测腺苷的线性范围为5.0×10-10 ~ 4.0×10-9 mol·L-1,检测限为1.8×10-10 mol·L-1 (3σ)。该传感器表现出极好的选择性,可以区分腺苷和其他小分子。第四章,基于适体结构变化提出了一种同时检测腺苷和凝血酶分子的电化学传感器。在作为传感面的金电极上固定两种巯基修饰的探针DNA,它们分别与含有腺苷适体和凝血酶适体的Linker DNA的一部分互补。然后探针DNA与各自对应的Linker DNA杂交,该Linker DNA已经与金纳米粒子表面的报告DNA进行了预杂交。金纳米粒子表面固定了两种不同的DNA,一种与Linker DNA互补,另外一种不互补,只是起到连接不同的金属硫化物纳米粒子的作用。至此,一个检测腺苷和凝血酶分子的“叁明治”式的结构建立起来了。当有腺苷和凝血酶分子存在的时候,适体部分发生弯曲包裹住各自的目标分子形成复杂结构,同时,连接有金属硫化物纳米粒子的金纳米粒子就会从电极表面脱落,进入到溶液中。对溶液中的金属硫化物纳米粒子采用阳极溶出伏安法(ASV)进行测定,腺苷和凝血酶分子的浓度与各自对应的金属硫化物的溶出信号成正比。经过纳米粒子-金属硫化物纳米粒子和ASV对金属离子的富集技术这两重放大作用,检测腺苷的线性范围为2.0×10-11 ~ 2.0×10-9 mol·L-1,检测限为6.6×10-12 mol·L-1;检测凝血酶的线性范围为2.0×10-12 ~ 2.0×10-10 mol·L-1,检测限为1.0×10-12 mol·L-1。该传感器在生物样品中表现出了良好的选择性和良好的检测能力。
古丽加玛丽·艾尔肯[9]2015年在《基于分子信标的光致电化学生物传感方法研究》文中提出目前,分析科学工作者为了适应生命科学的发展要求,已经建立了一系列光学或者电化学检测DNA的方法。本论文将分子信标与光敏反应、电化学反应相结合,提出了一种新的光致电化学生物传感新方法;研究了电沉积法固定电化学发光试剂Ru(bpy)32+于电极表面的可行性和利用该电极制备电化学发光传感器的可行性。全文共分四章,主要内容如下:(1)绪论部分,对DNA的结构及常见的检测方法,分子信标的含义及检测原理进行了阐述,介绍了电化学发光原理及其应用,Ru(bpy)32+电化学发光原理。(2)首先对基于分子信标的光致电化学新型DNA传感器中所必须的单线态氧电化学捕获探针进行了选择研究。研究了一系列活性氧清除剂(芦丁、多巴胺、肾上腺素、异烟肼、抗坏血酸等)捕获亚甲基蓝光敏产生的单线态氧前后电化学性质的变化,发现芦丁和多巴胺可以与光敏产生的单线态氧反应,且在反应之后芦丁和多巴胺的电化学氧化还原峰电流有明显的降低。本章中对光敏反应中产生的活性氧的种类进行了判定;对测定条件进行了优化,结果表明当磷酸缓冲溶液的p H=7,芦丁浓度为1×10-5 mol/L,亚甲基蓝浓度为1×10-6 mol/L时,芦丁捕获单线态氧的效果最佳。(3)构建了一种基于荧光分子标记的分子信标光致电化学新型DNA传感器。此方法中首先将亚甲基蓝标记的分子信标探针和多巴胺同时固定在金电极表面修饰的金纳米粒子上;与目标DNA结合前,分子信标上的亚甲基蓝的荧光被金纳米粒子猝灭;与目标DNA结合后,分子信标打开,亚甲基蓝荧光恢复,在光照作用下与溶解氧分子作用产生单线态氧,单线态氧与多巴胺反应;以多巴胺的电化学响应信号传感分子信标探针构象变化,从而对溶液中的目标DNA进行检测。此方法成功用于花椰菜花叶病毒的基因组DNA的检测中。此外我们还对该传感器的特异性进行了检测。(4)介绍了一种操作简便、容易控制的制备二氧化硅复合膜的方法,及其在电化学发光传感器中的应用。采用电沉积的方法制备了壳聚糖-金纳米粒子-Ru(bpy)32+-二氧化硅复合膜,采用扫描电镜法、电化学法和电化学发光法对该复合膜的性质进行了研究。以草酸根离子为测定对象,对该复合膜修饰电极的电化学发光分析特性进行了考察。
刘百祥[10]2011年在《DNA电化学生物传感器设计优化技术研究》文中研究指明物联网是新一代信息处理平台,它主要包括信息识别层,终端处理层及传输网络层。其中信息识别层中的传感器技术是物联网架构的重要组成部分。DNA电化学生物传感器是近年迅速发展起来的一种全新的生物传感器,它具有制作简便、使用寿命长、灵敏度高、重现性好、成本低、易于实现微型化等诸多优点,在临床医学检验、遗传工程、药物作用机理、新药筛选、环境监测和食品工程等领域得到广泛的研究与应用。本论文针对DNA电化学生物传感器的设计优化技术展开研究,主要工作包括：靶向单链DNA片段的固定问题；电子媒介体型DNA生物传感器优化过程；基于数据拟合技术的交流阻抗方法的应用；纳米材料在DNA电化学传感器中应用技术优化等。主要创新点如下：(1)研究了在硼掺杂的金刚石电极表面使用电化学方法沉积氧化锆薄膜的新架构,即在室温条件下水溶液中在基体电极表面生成氧化锆多孔状分布的晶体薄膜,薄膜的厚度及氧化锆粒径通过循环电压及沉积时间来改变,循环电压在+O.7至-1.1V之间时,电极表面形成极薄的膜,随着循环电压的变化,在+O.7至-1.6V时,仅仅在10个循环扫描后,电极表面就形成多孔状的氧化锆薄膜,XPS分析显示,电极表面沉积的氧化锆大约增加10倍,为后续传感器的制作打下良好基础。(2)设计了一种简单、方便的电化学DNA生物传感器的制作方法,在硼掺杂的金刚石电极(BDD)表面电化学沉积一层氧化锆薄膜,电极表面的活性区域被惰性的氧化锆分隔成类似微阵列的结构。利用氧化锆的分子结构特点,将5末端修饰磷酸基团的寡核苷酸短链(ssDNA)连接到氧化锆薄膜上。以亚甲基蓝(MB)为氧化还原的电子媒介体,应用循环伏安法和差分脉冲法测试了该电极的性能。由于硼掺杂的金刚石电极背景电流非常小,DNA与氧化锆的连接稳定,使得制备的电化学传感器表现出高的灵敏度、良好的线性、长期的稳定性等。(3)研究了基于数据拟合技术的交流阻抗方法测试非标记型脱氧核糖核酸杂交传感器的机制。先在掺硼金刚石电极表而电化学沉积氧化锆多孔薄膜,再将5’端磷酸基团单链寡聚DNA固定到氧化锆多孔膜修饰的金刚石电极表面,形成杂交识别层,利用交流阻抗技术(EIS)测量出杂交前后工作电极表面电子传递电阻Ret的改变量作为杂交信号。实验得到的非标记型DNA杂交传感器制作方法简便,响应迅速,线性良好。(4)基于DNA/ZrO2/MWCNT/GCE结构设计了高灵敏度的DNA电化学生物传感器。首先将处理过的多壁碳纳米管(MWCNT)适量分散于二甲基甲酰胺中,形成均匀稳定的混合溶液,将其滴涂于玻碳电极(GCE)表面,室温下应用电化学方法将氧化锆沉积至MWCNT/GCE修饰玻碳电极上。碳纳米管大的比表面积和良好的电子传递性能,氧化锆的生物相容性和对DNA极好的吸附能力的协同作用,显着提高了DNA探针的固定量和DNA杂交的检测灵敏度。应用循环伏安法,差分脉冲法和电化学交流阻抗谱分别对传感膜的制备和DNA的固定与杂交进行了测试。线性范围为2.15×10-7至2.15×10-10mol/L,检出限为6.58×10-12mol/L。
参考文献：
[1]. 基于分子组装技术制备光纤探针/电极的研究[D]. 李昌安. 东南大学. 2004
[2]. 基于界面性质控制制备光纤探针的研究[D]. 王怡红. 东南大学. 2006
[3]. 基于飞秒激光微加工的光纤SERS传感器研究[D]. 殷震. 深圳大学. 2017
[4]. 核酸探针电致化学发光生物传感器检测土壤中铅离子的研究[D]. 邓炜. 西南大学. 2017
[5]. 基于纳米粒子的新型DNA、免疫电化学传感器研究[D]. 傅英姿. 西南大学. 2006
[6]. 生物医学纳米材料研究现状与发展趋势的分析[D]. 方红. 东南大学. 2004
[7]. 激光诱导法制备光纤SERS探针及其检测应用[D]. 董子豪. 中国科学技术大学. 2018
[8]. 基于导电聚合物及核酸适体的电化学生物传感器的研究[D]. 夏建平. 青岛科技大学. 2009
[9]. 基于分子信标的光致电化学生物传感方法研究[D]. 古丽加玛丽·艾尔肯. 新疆师范大学. 2015
[10]. DNA电化学生物传感器设计优化技术研究[D]. 刘百祥. 华东理工大学. 2011
标签：无线电电子学论文; 电化学论文; 飞秒激光论文; 电化学传感器论文; 灵敏度分析论文; 传感器技术论文; 纳米陶瓷论文; 纳米粒子论文; 生物传感器论文; mol论文;