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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 功能化石墨烯復(fù)合納米材料構(gòu)建的電化學(xué)免疫傳感器
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 本文主要研究了功能化石墨烯復(fù)合納米材料修飾電極構(gòu)建的電流型免疫傳感器，用于檢測前列腺抗原等標(biāo)記物。該傳感器在前列腺抗原(PSA)濃度范圍0.05~5.00ng?mL-1內(nèi)有良好的線性關(guān)系，檢出限0.0136ng?mL-1。傳感器制作簡單，檢測速度快，穩(wěn)定性好。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文主要研究了功能化石墨烯復(fù)合納米材料，并以石墨烯與次甲基藍(lán)研究為例，發(fā)現(xiàn)石墨烯有著良好的電子傳遞能力，次甲基藍(lán)又有著很好的電化學(xué)活性。將石墨烯與次甲基藍(lán)用殼聚糖分散，二者會(huì)更好的結(jié)合，電子傳遞能力增強(qiáng)、電信號(hào)增大及次甲基藍(lán)在電極上的穩(wěn)定性增強(qiáng)。當(dāng)抗原、抗體覆蓋在電極上后，電子傳遞能力降低，阻礙了電子在電極上的傳遞，電信號(hào)顯著減小。因此，在玻碳電極表面修飾殼聚糖分散的次甲基藍(lán)和石墨烯復(fù)合材料，能形成一個(gè)有著高電活性的、穩(wěn)定的薄膜。當(dāng)前列腺抗體、抗原被修飾到電極表面后，電極的電流明顯減小，而且隨著修飾抗原的量不同，電極電流也不同。因此，修飾電極可以作為電流型免疫傳感器，用于檢測前列腺抗原。 在最優(yōu)條件下，選擇較穩(wěn)定且與人體環(huán)境接近的pH7.4的緩沖溶液，隨著前列腺抗原濃度的增加，氧化峰電流減小，表明不同前列腺抗原濃度可以由此檢測。該傳感器在前列腺抗原(PSA)濃度范圍0.05~5.00ng?mL-1內(nèi)有良好線性關(guān)系，檢出限為0.0136ng?mL-1。該傳感器制作簡單，檢測速度快，穩(wěn)定性好。將其用于測定血清樣品中的PSA的結(jié)果顯示，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在5%以內(nèi)，回收率在96.0%~105%之間，結(jié)果令人滿意。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 研究目的： 前列腺特異性抗原，用于前列腺癌的篩選、診斷及治療后的監(jiān)測。石墨烯用于制作高靈敏的傳感器。目前,尋找和建立一種靈敏、特異、簡單且快速的方法測定PSA在臨床實(shí)驗(yàn)診斷中具有重要實(shí)用價(jià)值。 基本思路： 電化學(xué)方法與免疫法相結(jié)合，在玻碳電極表面修飾石墨烯復(fù)合材料，分別將抗體、抗原修飾到電極表面，電極的電流顯著變化,并將建立起的測定方法應(yīng)用于實(shí)際樣品的檢測，獲得了令人滿意的結(jié)果。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性： 修飾電極作為無標(biāo)記型免疫傳感器，以前列腺抗原作為前列腺癌的腫瘤標(biāo)記物。 先進(jìn)性： 1.相比較國內(nèi)外前列腺抗原濃度檢測方法，該法具有準(zhǔn)確度高、特異性好，操作簡單，檢測速度快等優(yōu)點(diǎn)。 2.石墨烯能避免殘留有害金屬雜質(zhì)，是構(gòu)建傳感器的良好材料。 獨(dú)特性： 首次采用殼聚糖分散的石墨烯與次甲基藍(lán)分散的復(fù)合材料構(gòu)建傳感器，使該傳感器具有更好穩(wěn)定性。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 將次甲基藍(lán)與石墨烯進(jìn)行復(fù)合，制備了殼聚糖分散的石墨烯/次甲基藍(lán)納米復(fù)合材料為基礎(chǔ)的無標(biāo)記型電化學(xué)免疫傳感器。傳感器具有良好的穩(wěn)定性和選擇性，為臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了一種新的準(zhǔn)確可靠的檢測方法。該方法準(zhǔn)確度高、特異性好，操作簡單，檢測速度快，應(yīng)用于實(shí)際血清樣品的測定，快速準(zhǔn)確地測定PSA的含量，縮短了檢測周期，為前列腺腫瘤患者爭取到了治愈癌癥的最佳治療時(shí)間，同時(shí)為臨床前列腺腫瘤的診斷提供了可靠的手段。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 功能化石墨烯復(fù)合納米材料，并以石墨烯與次甲基藍(lán)研究為例，發(fā)現(xiàn)石墨烯有著良好的電子傳遞能力，次甲基藍(lán)又有著很好的電化學(xué)活性。將石墨烯與次甲基藍(lán)用殼聚糖分散，二者會(huì)更好的結(jié)合，電子傳遞能力增強(qiáng)、電信號(hào)增大及次甲基藍(lán)在電極上的穩(wěn)定性增強(qiáng)。當(dāng)抗原、抗體覆蓋在電極上后，電子傳遞能力降低，電信號(hào)顯著減小。因此，在玻碳電極表面修飾殼聚糖分散的次甲基藍(lán)和石墨烯復(fù)合材料，能形成一個(gè)有著高電活性的、穩(wěn)定的薄膜。當(dāng)前列腺抗體、抗原被修飾到電極表面后，隨著修飾抗原的量不同，電極電流也不同。因此，修飾電極可以作為電流型免疫傳感器，用于檢測前列腺抗原。 在最優(yōu)條件下，選擇較穩(wěn)定且與人體環(huán)境接近的pH7.4的緩沖溶液，隨著前列腺抗原濃度的增加，氧化峰電流減小，表明不同前列腺抗原濃度可以由此檢測。該傳感器在前列腺抗原(PSA)濃度范圍0.05~5.00ng?mL-1內(nèi)有良好的線性關(guān)系，檢出限為0.0136ng?mL-1。該傳感器制作簡單，檢測速度快，穩(wěn)定性好。將其用于測定血清樣品中的PSA的結(jié)果顯示，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在5%以內(nèi)，回收率在96.0%~105%之間，結(jié)果令人滿意。
獲獎(jiǎng)情況
- 1 納米材料修飾電極在檢測生物小分子中的應(yīng)用，濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010,24,S2,242-245. 2 納米TiO2光催化性能在有機(jī)廢水中的應(yīng)用，濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010,24,S2,217-221.
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 無
同類課題研究水平概述
- 石墨烯零能隙，反常的量子霍耳效應(yīng)，朗道量子性等，吸引了國內(nèi)外學(xué)者眾多方面的研究興趣。最近有研究者使用化學(xué)方法制備了石墨烯復(fù)合膜材料，這種材料在剛性和強(qiáng)度方面都比其他膜材料優(yōu)越。目前，石墨烯在傳感領(lǐng)域的研究只是個(gè)開始，因此，對石墨烯的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 次甲基藍(lán)是一類光敏性藥物，其平面結(jié)構(gòu)與吖啶相似，可以與DNA結(jié)合，常用作生物染料和光譜探針。目前，實(shí)驗(yàn)中次甲基藍(lán)多用于指示劑染料，其表現(xiàn)出較好的特性。在電分析化學(xué)中，常被用作氧化還原指示劑或電子媒介體。 前列腺特異性抗原(PSA) 對早期前列腺癌的診斷具有敏感性和特異性，對前列腺癌的診斷特異性達(dá)90％~97％，被認(rèn)為是最有價(jià)值的前列腺癌的腫瘤標(biāo)志物。被廣泛應(yīng)用于前列腺癌的篩選、診斷及治療后的監(jiān)測。目前檢測PSA通常采用酶聯(lián)免疫法、放射免疫檢測法等。這些方法靈敏、可靠，但操作較為復(fù)雜，檢驗(yàn)周期較長。 電化學(xué)免疫傳感器的研究一直備受科學(xué)界的關(guān)注。除具有生物傳感器的快速、靈敏、選擇性高、操作簡單等特點(diǎn)外，與其他免疫傳感器相比，電化學(xué)免疫傳感器還具有儀器設(shè)備相對比較簡單，購置敏感電極方法靈活，體系容易集成化、微型化，測定不受樣品顏色、濁度的影響，可以在線檢測等優(yōu)勢。近年來，電化學(xué)免疫傳感器已經(jīng)成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一，己廣泛用于生命科學(xué)、環(huán)境分析、藥物分析等領(lǐng)域。目前，將納米技術(shù)、表面科學(xué)等方法引入電化學(xué)生物傳感器的研究，極大地促進(jìn)了電化學(xué)生物傳感器的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的快速發(fā)展。 當(dāng)今，納米材料在傳感器中的應(yīng)用，使其研究進(jìn)入了嶄新階段。納米材料的介入為傳感器的發(fā)展提供了無窮的想象空間，可以廣泛地應(yīng)用于敏感分子的固定，信號(hào)的檢測和放大。利用納米結(jié)構(gòu)的特性，可以制作多功能的全新傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，新型納米材料傳感器的化學(xué)、物理性質(zhì)和其對化學(xué)與生物分子或者細(xì)胞的檢測靈敏度大幅提高，檢測時(shí)間也得以縮短，檢測的線性范圍也有所增大。納米電化學(xué)與生物傳感器具有多功能、微型化、集成化和一次性快速檢測等優(yōu)點(diǎn)，可用于食品、環(huán)境、生命科學(xué)等領(lǐng)域的快速檢測。納米生物傳感器目前受到了科學(xué)界和商業(yè)界的廣泛關(guān)注。近年來，在化學(xué)傳感器中引入納米材料是分析化學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，同時(shí)在這一方面也取得了很多創(chuàng)新性的研究成果。
