基于聚合物膜的新型免疫传感器研究.pdf

复旦大学 硕士学位论文 基于聚合物膜的新型免疫传感器研究 姓名：刘赞 申请学位级别：硕士 专业：分析化学 指导教师：孔继烈 20040510 复旦大学硕士学位论文基于t t 奢, o 膜的新型免疫传感器研究 摘要 免疫传感器是根据抗原．抗体之间的特异识别原理而制得的生物传感器，具 有选择性高、分析速度快、操作简便的特点免疫传感器结合了生物、化学、医 学、电子等多门学科技术，广泛应用于生物医学、环境检测、食品医药等领域 随着生物技术和电子技术的迅速发展，免疫传感器技术已经发展成为一个独立的 新兴领域目前，免疫传感器的研究日新月异，并正朝微型化、集成化和智能化 的方向迅速发展，已经成为分析化学领域的研究热点 高分子聚合物的发展为免疫传感生物识别膜的制备提供了一种新方法以导 电聚合物为载体或包埋材料可以方便快捷地固定生物活性分子( 酶，抗原、抗体 等) 导电聚合物的高导电性有利于保持蛋白的生物活性，通过氧化态与还原态 之间的相互转化方便的将生物分子掺杂进聚合物膜中，聚合物的聚合与生物识别 分子的固定可一步完成：同时通过改变电聚合参数，可以控制膜的结构和厚度， 达到提高检测限的目的实验中采用电镀邻苯二胺绝缘膜的方法成功在玻碳电极 上制各电容型免疫传感器，用于转铁蛋白分子的检测。

同时采用导电聚合物吡咯 制备免疫传感器，在梳状结构的芯片电极上分别修饰三种抗体，建立了检测三种 肝纤维化标志物的免疫传感器，获得较高的灵敏度和较宽的检测范围 论文分为三章： 一．免疫传感器概述 概要介绍了免疫传感器的原理、免疫传感器的制各方法、免疫传感器的检测 方法，以及本论文的意义 二．基于电聚绝缘膜在玻碳电极上制备电容型免疫传感器 采用硫醇的自组装技术( S A M ) 是目前电容型生物传感器的主要制备方法， 虽然金电极自组装技术可以得到有序，高密堆积和高机械稳定的单分子膜，但是 也存在固有的缺陷，在实际检测中有一些问题，例如必须采用金等贵重金属作为 电极材料；传感器整个制备过程复杂：使用后的免疫传感器无法通过酸洗脱再生 等实验中采用电镀邻苯二胺绝缘膜的方法成功在玻碳电极上制备电容型免疫传 感器，实现对转铁蛋白的检测实验中分别采用共价键交联和共聚的方法在聚邻 苯二胺膜修饰的玻碳电极上制备转铁蛋白免疫传感器，利用电位阶跃法研究该传 感器对目标抗原的响应共价键交联的方法制备的转铁蛋白免疫传感器检测范围 为0 ．卜4 5 ．0n g ／m L ，灵敏度为O ．0 6 1n g ／m L ，共聚的方法制备的转铁蛋白免疫传 复旦大学硕士学位论文基于聚合物膜的新型免疫传感器研究 感器检测范围为5 ．O 一1 7 ．5n g ／m L ，灵敏度为2 ．0n g ／m C 。

两种方法制各的免疫传 感器均具有良好的选择性，同时共价键交联法制备的免疫传感器实现了再生 采用电镀邻苯二胺绝缘膜制各电容型免疫传感器的方法未引入硫醇分子，突 破了硫醇的自组装技术只能适用于金电极的限制；同时传感器制备步骤简单，传 感器检测范围灵敏，可实现再生使用这种基于碳基质的制备方法扩展了电容型 免疫传感器制备方法 三．基于导电聚合物膜的微芯片传感器对人血清中肝纤维化标志物的检测 实验中利用导电聚合物吡咯免疫传感器，在梳状结构的芯片电极上分别修 饰三种抗体，建立了检测三种肝纤维化标志物：透明质酸( H y a l u r o n a t e a c i d ，H A ) ，血清I V 型胶原( S e r u mt y p eI Vp r o c o g e n ，I V 一0 、和层粘连蛋白 ( L N ) 的免疫传感器其检测范围分别为1 ．0 - 9 0 ．0n g ／m L ，1 0 ．O - 7 0 ．0n g ／m L ， l - O 一4 0 ．0 n g ／m L 实验数据表明，恒电流法比循环伏安法更适合于制备导电聚 合物型免疫传感器 将恒电流法制各的吡咯膜免疫传感器其应用于三组正常人血清和模拟肝病 患者血清的肝纤维化标志物进行检测，结果令人满意，实验数据显示，其检测相 对误差小于2 0 ％。

与传统的免疫分析法相比较，微电极芯片结合多通道检测技术 可实现对样品的多组平行检测，大大缩短分析时间，实现对复杂样品的快速、灵 敏、准确的检测 复旦大学硕士学位论文基于聚合物膜的新型免疫传感器研究 A b s t r a c t I m m u n o s e n s o r sh a v ea t t r a c t e d g r o w i n g a t t e n t i o nw i t h a d v a n t a g e s o f h i g h s p e c i f i c i t y , s e n s i t i v i t y , q u i c k l yr e s p o n s e ，r e d u c e da s s a y t i m ea n d s a m p l e s i z e r e q u i r e m e n ta n dc o s t —e f f e c t i v e n e s s ．T h ei m m u n o s e n s o r sc o m b i n et h eh i g hs e l e c t i v i t y a n ds p e c i f i c i t yo f i m m u n o l o g i c a lr e a c t i o nw i t hc o n v e n i e n c eo fe l e c t r o c h e m i c a la n d s p e c t r a lt e c h n i q u e s a n dc a n o p e r a t ee f f e c t i v e l y i nu n t r e a t e d s a m p l e s w i t h o u t r e q u i r e m e n tf o rs e p a r a t i o n ．T h e r e f o r e t h ei m m u n o s e n s o r sh a v eb e e n w i d e l ya p p l i e di n t h ed e t e r m i n a t i o no f d r u ga n d h o r m o n e si nc l i n i c a la n d p h a r m a c e u t i c a lc h e m i s t r ya n d c o n t a m i n a n t si nt h ee n v i r o n m e n t a la r e a ． E l e c t r o - a c t i v e p o l y m e rh a sd r a w nc o n s i d e r a b l e i n t e r e s t sf o rt h ed e t e c t i o no f b i o l o g i c a l l y m o l e c u l e si nt h e d e v e l o p m e n t o fb i o s e n s o r ．T h em a i n a n a l y t i c a l a d v a n t a g e o fe l e c t r o ·a c t i v e p o l y m e ra p p l i c a t i o n l i e si nt h e a b i l i t y t O m o d i f yt h e p o l y m e r s w i t hd i f f e r e n t b i o l o g i c a l l ym o l e c u l e s ，m a k i n gt h e mm o r e s u i t a b l ef o r d e t e c t i o no far a n g eo fa n a l y t e s ．T h ea b i l i t yt Os y n t h e s i st h e s em a t e r i a l su n d e rm i l d c o n d i t i o n se n a b l e sar a n g eo f b i o l o g i c a lm o l e c u l e ss u c ha se n z y m e s ，a n t i b o d yt ob e i n c o r p o r a t e d i n t ot h ep o l y m e rs t r u c t u r e ．T h ee l e c t r o —a c t i v e p o l y m e r a c t sa st h e i m m o b i l i z a t i o nm a t r i xa sw e l la st h et r a n s d u c e rt oc o n v e Rac h e m i c a ls i g n a li n t oa n e l e c t r i c a ls i g n a l ． T h e p a p e rc o n t a i n st h r e ec h a p t e r s 1 ．T h ei n t r o d u c t i o no ft h ei m m u n o s e n s o r ． T h i s c h a p t e ri n t r o d u c e sb r i e f l yo n t h et o p i co ft h ep r i n c i p l eo ft h ei m m u n o s e n s o r t h ef a b r i c a t i o no f t h e i m m u n o s e n s o Li m m u n o a s s a y a n dt h es i g n i f i c a n c eo f t h e p a p e r ． 2 ．An o v e l c a p a c i t i v e i m m u n o s e n s o r u s i n ge l e c t r o p o l y m e r i z e di n s u l a t i n gp o l y ( o ·p h e n y l e n e d i a m i n e ) f i l mo n t h eg l a s sc a r b o ne l e c t r o d ef o rp r o b i n gt r a n s f e r r i n A c a p a c i t i v ei m m u n o s e n s o r o ng l a s s yc a r b o ne l e c t r o d e ( G C E ) w a sf a b r i c a t e d s u c c e s s f u l l yu s i n ga ni n s u l a t i n gp o l y ( o —p h e n y l e n e d i a m i n e ) ( O P D ) f i l m ．T w om e t h o d s c o v a l e n t l yc o u p l i n g a n d C O —p o l y m e r i z a t i o n ，w e r ed e v e l o p e d t oi m m o b i l i z et h e a n t i ·t r a n s f e r r i no nt h eG C Ef o rp r o b i n gt r a。