碳纳米管修饰的纸传感器用于检测甲胎蛋白[权威资料]

碳纳米管修饰的纸传感器用于检测甲胎蛋白[权威资料] 碳纳米管修饰的纸传感器用于检测甲胎蛋白 摘 要 根据碳纳米管能隙变化和管之间接触电阻变化引起碳纳米管整个网络体系导电性变化的原理，研制了一种基于碳纳米管的新型纸传感器，可灵敏检测甲胎蛋白(AFP)。利用F108对碳纳米管进行功能化改性，制备均匀、稳定的碳纳米管分散液，在分散液中加入AFP抗体，获得的碳纳米管-抗体溶液用于浸渍滤纸以使滤纸导电，通过测量由于免疫反应引起的纸传感器导电性变化，可实现AFP的快速、准确检测。浸渍12次的纸传感器的电阻变化值与AFP浓度在0.156,100 ng/mL之间呈现良好的线性关系，样品检测时间仅为5 min，并且在同一张纸条上可实现多次检测，使用方法简单，成本低廉，具有很高的灵敏度和选择性。用本法检测临床血清样品中AFP含量，结果与临床常用的ELISA法相比无显著性差异。 关键词 碳纳米管; 甲胎蛋白; 滤纸; 免疫传感器 1 引 言 甲胎蛋白(α-Fetoprotein， AFP)是一种分子量为69 kDa的糖蛋白，是原发性肝癌的标记物之一，血清中AFP的升高对原发性肝癌的诊断具有非常重要的意义[1，2]。正常人的血清中AFP的含量一般低于20 ng/mL，若明显升高则可能患有肝肿瘤。癌症的早期诊断对于癌症的成功治愈、患者成活率的提高至关重要。在癌症早期阶段，肿瘤标记物的含量非常低，而目前临床检测常用的大多数分析仪器所需的分析时间较长。为满足日益增多的癌症前期或癌症早期恶性病变临床筛查的需求，迫切需要发展可实现快速、高灵敏检测的微型仪器。 纳米技术的发展，以及随之而发展起来的新的纳米探针、纳米传感器和纳米分析体系大大扩展了生物传感技术在 分子诊断中的应用。碳纳米管具有的独特的物理、化学、光学和电学性质，为光电信号传导和新一代生物电子/生物传感器件的设计提供了优良的平台[3]。特别是经DNA、酶、抗体等生物分子功能化的碳纳米管，既具有碳纳米管本身的大比表面积效应和优良的电传导性能，也具备生物分子的特异性识别能力，基于生物分子功能化的碳纳米管构建的生物传感器可以有效地加速信号传导，实现信号放大，提高检测的灵敏度和选择性，减少所需样品和试剂的用量。因此，将碳纳米管应用于免疫传感器已引起人们的广泛关注[4,6]。 目前，碳纳米管的免疫传感器研究主要是将其作为传感器的电极修饰材料，制作高特异性、高灵敏度的电化学免疫传感器[7,9]，然而，这类传感器通常需要使用价格比较昂贵的玻碳或者铂、金等贵金属作为电极材料，限制了其进一步的推广应用[10]。本研究采用廉价易得的化学分析滤纸为基底，利用碳纳米管/抗体混合液对滤纸进行包覆制作纸传感器，基于简单的抗原-抗体特异性反应的原理，通过检测纸传感器导电性的变化实现AFP含量的测定。制备的纸传感器灵敏度和检出限皆可媲美传统的ELISA试剂盒，且分析时间大大缩短，只需5 min即可得到样品的检测结果，适用于常规的癌症筛选。 2 实验部分 2.1 仪器与试剂 KQ-500DE超声清洗仪(昆山市超声仪器有限公司);HT7700透射电子显微镜与S-3400N型扫描电子显微镜(日本日立公司);Z-603S 3D打印机(深圳市极光尔沃科技有限公司);DT-5302四线低电阻测量仪(深圳华盛昌机械实业有限公司); 标准化学分析滤纸(杭州新华纸业有限公司);单壁碳纳米管(SWCNTs，直径1,2 nm，长度5,30 μm，纯度>95%，中科院成都有机所);Pluronic F108(PEO136-PPO45-PEO136，Mw=14600，FLuka公司);AFP单克隆抗体及 AFP(郑州博赛生物技术股份有限公司);0.01 mol/L磷酸盐缓冲溶液(PBS，pH 7.4);其余试剂均为分析纯，实验用水为超纯水。 2.2 碳纳米管-抗体溶液的制备 准确称取适量SWCNTs与1% (w/w)的F108溶液混合，在40 kHz条件下超声12 h使之分散，制备浓度为5 mg/mL的碳管分散液。在10 mL F108/SWCNTs分散液中直接加入AFP单抗1 μL，使抗体终浓度为1 μg/mL，于微量振荡器上振荡， 使抗体均匀分散在碳管液中，最终碳管与抗体质量比约为5000?1。 2.3 免疫纸传感器的制备 将滤纸裁成5 cm×0.5 cm的滤纸条，浸入碳纳米管-抗体溶液中，使其与溶液充分接触，静置10 min后取出，低温干燥30 min，以便最大限度减小抗体的变性失活。重复上述浸渍-干燥循环，直至滤纸条上沉积足量的碳管和抗体。将干燥好的传感器置于4?保存。利用扫描电镜对纸传感器进行表征。 2.4 甲胎蛋白的检测方法 用CAD2014软件设计滤纸夹持装置3D模型，再利用3D打印机制作其实体结构。利用夹持装置固定纸传感器，采用DT-5302四线低电阻测量仪作为检测仪器，检测时调至电阻档。测试时取1 μL样品滴至纸传感器上进行测定，样品滴加在传感器上会形成一个直径约为0.5 cm的浓缩、饱和的区域，在这个区域外围放置两个铜片电极，检测电阻变化。测量区域的起始电阻值与加样5 min内的最大电阻值，两者的差值记为ΔR，以此作为电阻对抗原浓度的信号响应的度量，衡量免疫反应前后纸传感器导电性的变化。3 结果与讨论 3.1 SWCNTs的电镜表征 由于SWCNTs的生物相容性及其在溶剂中的分散稳定性较差，常需要对SWCNTs进行生物功能化改性[11]，在碳纳米 管表面包裹具有生物相容性的聚合物，是一种在碳管表面固定生物分子的一种有效手段[12]。F108是一种生物相容性好的高分子聚合物，其不仅可以防止碳纳米管的聚集，而且可以为进一步的生物分子功能化提供有效位点，保持抗体的生物构型及活性，对抗体起到一定的保护作用[13]。 利用透射电镜(TEM)观察分散前后SWCNTs的微观形貌。如图1a所示，最初的碳管比较长且相互缠绕，表面存在金属催化剂及无定形碳等杂质。从图1b可见，SWCNTs在F108溶液中呈现单根或小管束的分散状态，分散的碳管直径约为5 nm，碳管均匀分散在悬浮液中， 并且不再呈现聚集状，成为均匀、稳定的碳管分散液。 朱宇萍， 袁 若， 柴雅琴， 覃 松， 袁亚利. 分析化学， 2012， 40(3): 359-364 5 GAO Zuo-Ning， SUN Yu-Qin， YOU Wei. Chinese J. Anal. Chem.， 2009， 37(4): 553-557 高作宁， 孙玉琴， 犹 卫 . 分析化学， 2009， 37(4): 553-557 6 Arribas A S， Bermejo E， Chicharro M， Zapardiel A. Talanta， 2007， 71(1): 430-436 7 Ran X Q， Yuan R， Chai Y Q， Hong C L， Qian X Q. J. Colloids Surf. B. 2010， 79(2): 421-426 8 WANG Li-Juan， JIA Cui-Juan. Journal of Instrumental Analysis， 2012， 31(7): 843-847 王丽娟， 贾翠娟. 分析测试学报， 2012， 31(7): 843-847 9 Che X， Yuan R， Chai Y， Li J， Song Z， Wang J. J. Colloid Interface Sci. 2010， 345(2): 174-180 10 CHEN Xue-Mei， XIE Ai-Juan， KONG Yong， YANG Yan-Wei， DING Xiao-Feng， ZHOU Min. Chinese J. Anal. Chem.， 2013， 41(8): 1199-1203 陈学梅， 谢爱娟， 孔 泳， 杨艳伟， 丁小峰， 周 民. 分析化学， 2013， 41(8): 1199-1203 11 Lee J U， Huh J， Kim K H， Park C， Jo W H. Carbon， 2007， 45(5): 1051-1057 12 Li J， Xiao L T， Zeng G M， Huang， G H， Shen G L， Yu R Q. Anal. Biochem.， 2003， 321(1): 89-95 13 GONG Hou-Jian. Aggregation Behavior of Different Structure Block Polyether and Dispersion Effect for Single-walled Carbon Nanotubes， Shandong University Doctoral Thesis， 2011 宫厚健. 不同结构嵌段聚醚的聚集行为及对单壁碳纳米管的分散作用， 山东大学博士论文， 2011 14 Shim B S， Chen W， Doty C， Xu C L， Kotov N A. Nano Lett.， 2008， 8(12): 4151-4157 文档资料:碳纳米管修饰的纸传感器用于检测甲胎蛋白 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档:关于《左右》的创意 拼接式毛细管电泳柱后蛋白质荧光衍生微膜反应器的构建与性能研究 酶切型稳定同位素标记肽段为内标用于药物代谢酶的绝对定量分析 基于量子点的荧光传感微流纸基芯片离子印迹法检测铜离子 高浓度酶快速胶内酶解技术用于磷酸化蛋白质组学分析 电动微分离技术的研究进展 “十三五”期间中小银行核心竞争优势培育研究 张闻天与“东北小延安”文化兴起之考述 基于专利保护探讨我国中医药科研管理的现状与对策 中国共产党反腐廉政思想的历史演进及范式建构 氟代苯硼酸与单糖间结合规律探究 发达经济体股灾救助模式的经验教训及对我国的启示 金融危机后日本金融业综合统计的改革及发展趋势 感谢你的阅读和下载 *资源、信息来源于网络。本文若侵犯了您的权益，请留言或者发站内信息。我将尽快删除。*