人绒毛膜及癌抗原19-9电化学免疫传感器的研究

作     者：许阳 

作者单位：西南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁若

授予年度：2009年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

主      题：免疫传感器 人绒毛膜 肿瘤标志物CA19-9 多壁碳纳米管 纳米金 

摘      要：电化学免疫传感器是一种将电化学分析方法与免疫学技术相结合而发展出来的具有快速、灵敏、选择性高、操作简便等特点的生物传感器。在电化学免疫传感器的构建过程中,如何有效地利用生物分子固定技术固定抗原抗体,对免疫传感器的灵敏度、响应时间、稳定性和选择性等主要性能有着决定性的影响。纳米材料,因其具有特殊的表面效应、高的生物亲和性、强的吸附能力等优异特性,可大大增加生物分子的吸附量和稳定性,同时能很好地保持生物分子的生物活性,使免疫传感器的响应灵敏度得到显著地提高。本文利用电聚合和静电吸附等技术,利用碳纳米管优良的电子传导特性和电化学催化特性,以及纳米金特殊的表面效应和良好的生物兼容性将不同的抗体固定于电极表面,发展了三种新型的电流型免疫传感器。 本论文主要从以下几个方面开展研究工作: 1.基于二氧化锆/DNA/联吡啶钴/纳米金固定的人绒毛膜电流型免疫传感器的研究 以二氧化锆-DNA复合物膜为固载基底、联吡啶钴为电子媒介体和纳米金为免疫固载界面制备了电流型人绒毛膜促性腺激素免疫传感器。二氧化锆-DNA复合物膜不仅增大了电极比表面积增加了抗体的固载量,而且增强了电子传递的性能。纳米金大的比表面积和强的吸附能力增加抗体固定量,同时它良好的生物兼容性很好地保持了抗体分子的生物活性。通过扫描电子显微镜（SEM）、交流阻抗（EIS）和循环伏安法（CV）考察了电极的修饰过程,并对免疫传感器的性能和影响因素进行了详细研究。在最优化的实验条件下,用循环伏安法对人绒毛膜进行了检测,其线性范围为1.0～50.0 mIU/mL和50.0～150.0 mIU/mL,检测限为0.4 mIU/mL。该免疫传感器呈现较高的灵敏度,较好的稳定性和选择性。 2.基于纳米金/亚甲基蓝/DNA-碳纳米管自组装的新型电流型人绒毛膜促性腺激素免疫传感器的研究 利用DNA和碳纳米管强的导电能力和生物亲和性、纳米金特殊的表面效应等优点制备了高灵敏、高稳定的电流型人绒毛膜促性腺激素免疫传感器。将多壁碳纳米管-DNA复合物固定于电极表面,然后利用静电吸附和共价键结合的技术固定甲苯胺蓝,接着再利用静电吸附技术吸附纳米金,并用纳米金大的比表面积和良好的生物兼容性等性质固定大量的抗体分子,最后以辣根过氧化物酶（HRP）代替牛血清蛋白封闭非特异性结合位点放大电流信号,从而制备了免疫传感器。采用扫描电子显微镜（SEM）和循环伏安法（CV）对电极的层层自组装过程进行了考察,探讨了pH、温度、时间、扫秒速度等对电极响应的影响。在优化的实验条件下,测定人绒毛膜在0.1～10 mIU/mL和10～300 mIU/mL范围内,还原峰电流值与抗原浓度呈现良好的线性关系,检测限为0.04 mIU/mL。结果表明,该免疫电极具有较宽的线性范围、较低的检测下限、较高的灵敏度,较好的稳定性和重现性,且制备方法简单,响应迅速。 3.基于碳纳米管和纳米铁氰化钴复合纳米材料固定的肿瘤标志物CA19-9电流型免疫传感器的研究 结合稳定、传导性好的壳聚糖-多壁碳纳米管复合物膜,良好的电活性物质铁氰化钴纳米颗粒和生物兼容性好、吸附能力强的纳米金成功构建了高稳定、高灵敏的电流型肿瘤标志位CA19-9免疫传感器。步骤如下:首先,将壳聚糖-多壁碳纳米管复合物固定在裸玻碳电极表面;其次,利用静电吸附作用将铁氰化钴纳米颗粒用作一种电活性物质固定在复合物膜上;最后,纳米金被固定在电极表面,用于固定肿瘤标志物CA19-9抗体。利用扫描电子显微镜（SEM）和循环伏安法（CV）考察了电极的自组装过程。实验还探究了缓冲溶液的pH值、孵育时间和孵育温度等对免疫传感器性能的影响。在最优化的实验条件下,利用循环伏安技术测得还原峰电流值与固定肿瘤标志物CA19-9浓度在1.0～90.0 U/mL范围内呈现良好的线性关系,检测限为0.4 U/mL。实验结果表明,该免疫传感器展示了较低的检测下限,较高的灵敏度,良好的稳定性和重现性。