铂基多金属纳米材料在电化学免疫传感器中的应用

作     者：赵欢 

作者单位：山东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈磊;刘青

授予年度：2022年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 07[理学] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：电化学免疫传感器 生物标志物 铂基纳米结构 铂基多金属纳米材料 CTnI 

摘      要：急性心肌梗死(AMI)是一种具有极高死亡率和突发性的严重病症,在当前所有危及人民生命健康的病症排名中处于前列。心肌肌钙蛋白I(CTn I)是当今生物医学前沿检测病人是否发生急性心肌梗死的重要标志物之一,由于生物标志物的升高往往早于临床症状,因此可以通过一些方法在发病初期定量检测CTn I的含量,在疾病的鉴别诊断、病情监测等方面具有重要临床价值。基于抗原抗体特异性识别的电化学免疫传感器具有优异的特异性,通过传感元件将化学物质浓度信号(抗原浓度)转变为电化学信号,使检测更为准确、迅速,这些突出的优点使得电化学免疫传感器在标志物检测方面得到广泛应用。贵金属是当前热门的催化剂之一,在电化学免疫传感器的研究中铂金属催化材料是其中的优良代表。因此,本文结合铂金属的特性,引入非贵金属或其他贵金属设计合成不同结构的铂基纳米结构,通过制备优异性能的铂基多金属纳米材料构建多种类型的电化学免疫传感器,以CTn I为目标分析物,探究免疫传感新技术。主要成果如下:1、以二硫化钼(MoS)纳米片负载树枝状铂铜合金纳米颗粒(DPCN)作为二抗标签(DPCN/MoS-Ab),二维钴基金属有机骨架(Co-BDC)与MoS纳米片杂交进而负载金纳米颗粒(Au NPs)作为基底(Au/Co-BDC/MoS),构建夹心型电化学免疫传感器。DPCN的空心三维金字塔形结构暴露出丰富的活性位点,通过水热法合成的MoS纳米片具备较大的表面,外貌为花状结构,同样暴露出丰富的活性位点,通过Pt-N键负载较多的DPCN,MoS和DPCN的结合增强DPCN/MoS对过氧化氢(HO)还原的催化性能,产生更大的电流信号。同样采用MoS纳米片作为载体合成的Au/Co-BDC/MoS具备催化活性低、电阻低的特点,有效提高灵敏度,同时通过Au-N键负载一抗(Ab)。在最优实验条件下,构建的传感器的检测范围为10 fg/m L～100ng/m L,检出限(LOD)为3.02 fg/m L。2、鉴于骰子状钴方笼(DCSC)独特的空心窗结构,通过聚吡咯(PPY)将DCSC与三金属钯铜铂纳米颗粒(Pd Cu Pt NPs)结合作为信号放大平台(Pd Cu Pt/PPY/DCSC),构建无标型电化学免疫传感器。Pd Cu Pt NPs的超小多面体球形结构产生的几何效应与纳米颗粒表面合金化产生的电子效应相结合,使Pd Cu Pt NPs催化过氧化氢还原产生较大的电流响应,这为实现高灵敏度提供良好的基础。将PPY引入DCSC(PPY/DCSC)可以增强导电性,加速电子转移,提高机械稳定性。具有多级孔结构的PPY/DCSC不仅可以加速传质,还可以促进Pd Cu Pt NPs的粘附并改善分散性。鉴于上述信号放大平台,制备的无标型电化学免疫传感器具有超高灵敏度、宽检测范围(50 fg/m L～1μg/m L)和低检测限(16.0 fg/m L)。