基于链置换扩增的电化学适配体生物传感器检测食品中的赭曲霉毒素A

为构建一种基于链置换扩增技术(SDA)和电化学适配体传感器技术检测食品中赭曲霉毒素A(OTA)的方法,根据OTA特异性适配体设计发卡结构,并在发卡结构的茎部设置SDA反应识别位点,进行SDA扩增。将扩增产物与修饰二茂铁(Fc)的电化学探针进行杂交,使电信号发生变化,从而建立电化学适配体传感器检测OTA的方法。通过对7组不同毒素的测定评价该方法的特异性,测定其灵敏度和检出限,并与赭曲霉毒素A酶联免疫分析方法(ELISA)国家标准(GB 5009.96-2016)进行对比试验。结果表明:最优条件下,电化学适配体传感器灵敏度线性范围为0.1 pg/mL~10 ng/mL,检出限(LOD)为0.05 pg/mL。当OTA存在时,检测结果为阳性,当OTA不存在时,检测为阴性,说明该方法特异性良好。在人工加标试验中,该电化学适配体传感器的加标回收率为96.60%~99.04%,ELISA(国家标准)的加标回收率为94.00%~98.50%,该方法的加标回收率优于国家标准。结论:该方法能够快速检测食品中的OTA,具有实用应用价值。

基于电化学生物传感器的重金属离子检测研究进展

电化学生物传感器是基于抗原抗体、酶、核酸适配体、蛋白质、细胞等各种生物成分建立的电化学方法,由于这些生物成分具有强的特异性,决定了电化学生物传感器具有高选择性。同时该方法还具有便捷快速、灵敏、操作简单等优点,已经被广泛应用于污染物重金属离子的检测,并具有良好的应用前景。本文综述了近年来基于各种生物成分的电化学生物传感器在重金属离子检测中的应用,并对该领域未来的发展趋势做了展望。

纳米材料电化学生物传感器检测食品中赭曲霉毒素A的研究进展

赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是一种污染食品的常见真菌毒素,长期食用OTA污染的食品会严重影响人体健康。随着生物传感器技术的发展,电化学生物传感器成为OTA检测的新方向。纳米材料在电化学传感器中的应用有效提高了其性能。该文综述使用纳米材料检测OTA的电化学生物传感器的原理和特点,并对其发展方向进行展望。

用于尿酸检测的MIL-101(Cr)生物电化学传感器

人体血液中尿酸(UA)含量异常会引发一系列疾病,因而尿酸浓度的检测方法有广泛的应用前景。通过水热法合成金属有机框架(MOF)材料MIL-101(Cr),并通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)对材料进行表征;利用滴涂法将MIL-101(Cr)涂附在玻碳电极(GCE)表面制得修饰电极MIL-101(Cr)/GCE,通过循环伏安(CV)法,差分脉冲伏安(DPV)法来验证基于MIL-101(Cr)的生物电化学传感器用以定量检测尿酸的可行性。实验结果表明:该材料在尿酸的氧化还原反应中起催化作用,此尿酸生物电化学传感器能够有效地检测尿酸。

基于G-四链体电化学发光生物传感器灵敏检测端粒酶活性

端粒酶活性的分析检测对于癌症诊断、预后治疗等具有重要意义。该研究利用G-四链体(G4) DNA的金属配合物靶向发光探针[Ir(ppy)_(2)(pip)]PF_(6),构建了灵敏检测癌细胞端粒酶活性的电化学发光(ECL)生物传感器。首先将引物DNA组装在电极表面,然后与癌细胞提取的端粒酶共同孵育,具有活性的端粒酶在引物末端生成端粒重复序列从而形成G4结构,随后[Ir(ppy)_(2)(pip)]PF_(6)通过与G4靶向作用结合到延长的序列中。结果表明[Ir(ppy)_(2)(pip)]PF_(6)的ECL信号与端粒酶活性呈现正相关,传感器的电化学发光强度与癌细胞浓度在10-5×10^(5)cell/mL呈现良好的线性关系,检出限(LOD)为3 cell/mL。实验还表明了传感器具有良好的稳定性、适用性、抗干扰性和重现性,最后将该传感器用于测定真实人类血清和尿液样本中的端粒酶活性,得到了满意的结果。

基于纳米复合材料修饰微针的pH值实时检测电化学生物传感器

为了更好的监控人体生理状态,本文提出了一种基于纳米复合材料修饰微针的生物传感器研制策略。通过精巧设计与高性能纳米功能膜的构建,基于不锈钢针与金丝微针基底研制了两种各具优势的pH值实时检测传感器,实现了对pH值的实时检测。结果表明,生物传感器具有毫伏级输出电压,响应时间在秒级。综上,本文所提出的纳米微针生物传感器具有高灵敏,微创,响应迅速和结构简单的优点,可以有效地实现对pH的实时检测。

光电化学生物传感器用于环境污染物检测的研究进展

环境污染问题对生态环境和人类的生存及健康构成了严重威胁,已成为全人类广泛关注的焦点之一。发展简单、准确、灵敏的环境污染物检测技术对于保护生态环境、维护生命健康具有重要意义。光电化学(PEC)生物传感器结合了发光分析的高灵敏度、电化学的高可控性及生物传感技术的高特异性,具有构造简单、稳定性好、背景信号低、灵敏度高、特异性强等优势,已成为检测环境污染物的一种重要分析方法。该文主要介绍了PEC生物传感器在各种环境污染物检测方面的应用,并对用于环境污染物检测的PEC分析技术的发展作出了展望。

CRISPR电化学生物传感器在肿瘤检测中的应用

肿瘤的早期诊断对提高生存率和减轻患者痛苦具有重要意义。对体液中的肿瘤标志物(如ctDNA、miRNA、蛋白质、外泌体等)进行敏感检测是早期肿瘤诊断的重要途径。然而,传统的肿瘤检测方法由于其成本高、时间长以及灵敏度低,已成为肿瘤诊疗领域亟需突破的技术瓶颈。源于细菌的适应性免疫系统的规则成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)及其相关蛋白质(CRISPR-associated protein,Cas)系统,已开发成为一种高效的分子诊断工具。近年来,通过结合便捷、高灵敏、响应速度快的电化学技术,CRISPR/Cas生物传感器在快速检测领域显示出巨大潜力。本文简要介绍了第Ⅱ类CRISPR/Cas系统单效应蛋白的原理及特点,重点综述了基于CRISPR/Cas电化学生物传感器的各种检测技术(包括阻抗法、伏安法、光电化学法和电化学发光法)在肿瘤诊断领域的应用,并讨论了CRISPR/Cas集成电化学生物传感器的优势与局限性、当前的挑战及未来的发展前景。

基于玉米秸秆和荔枝树枝生物炭的电化学传感器对水中镉离子的检测

以玉米秸秆和荔枝树枝为原料,500℃下制备生物炭。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪对两种生物炭进行表征。通过滴涂法将两种生物炭材料分别修饰在玻碳电极(GCE)表面,成功构建了Y-BC/GCE和L-BC/GCE电化学传感器,并在醋酸盐缓冲液中用微分脉冲伏安法(DPV)研究了镉金属离子(Cd^(2+))在不同电极上的电化学行为。结果表明,两种生物炭修饰电极对Cd^(2+)的检测都取得较好的效果。在最优条件下(Y-BC/GCE:沉积电位-1.6 V、沉积时间100 s、pH=4;L-BC/GCE:沉积电位-1.3 V、沉积时间100 s、pH=5),两种生物炭传感器在浓度范围为0.2~20μmol/L内都有良好的线性关系,Cd^(2+)检出限分别低至0.06和0.05μmol/L。同时这两种生物炭传感器具有良好的稳定性、重复性以及抗干扰性,对实际样品中的Cd^(2+)具有良好的回收率(Y-BC/GCE:96.97%~102.57%;L-BC/GCE:97.01%~99.10%)。

基于石墨相氮化碳-富勒烯构建光电化学生物传感器

该工作基于石墨相氮化碳-富勒烯(g-C_(3)N_(4)-C_(60)),构建了“信号关”型光电化学(PEC)生物传感器,实现了对铅离子(Pb^(2+))的灵敏检测。首先,在玻碳电极(GCE)表面修饰光电材料g-C_(3)N_(4)-C_(60),由于其良好的光电性能,可以观察到较好的初始PEC信号。然后,在修饰了g-C_(3)N_(4)-C_(60)的电极上电沉积一层金纳米粒子(Dep Au),随后将带有巯基的DNA通过Au-S键固载在电极表面。紧接着用1-己硫醇(HT)封闭电极表面的非特异性吸附位点。最终,在Pb^(2+)存在的情况下,Pb^(2+)会与富含鸟嘌呤(G)的DNA结合,使其折叠形成G-四链体结构,从而获得显著降低的PEC信号。通过记录PEC信号的变化实现对目标物Pb^(2+)的灵敏检测。结果表明,光电流与Pb^(2+)浓度的对数呈现良好的线性关系,其线性范围为50.0 pmol/L-50.0μmol/L,检测限为16.60 pmol/L。

基于电化学生物传感器检测食源性致病菌的研究进展

由食源性致病菌引起的食品安全问题严重威胁人们的身体健康。传统检测方法越来越难以应对当下国内外市场中食品品类激增所带来的检测压力,高效、快速、准确地在食品样品中检测出食源性致病菌成为食品安全领域亟待解决的新课题。电化学生物传感器灵敏度高、操作简单,可实现在线检测、快速检测、痕量检测,目前被广泛应用于食品安全监管方向的研究与开发。本文在介绍电化学生物传感器基本原理和分类的基础上,重点对比与讨论近期国内外关于食源性致病菌快速检测中的突出研究成果,并展望其研究的应用前景。

比例电化学传感器在生化分析中的研究进展

电化学传感器具有简便、快速、灵敏、成本低、易于微型化、可在线检测等优点,在疾病诊断、环境监测和食品安全领域得到广泛应用。然而,传统的电化学传感器存在稳定性差和重现性差等不足。比例电化学传感器基于一对双信号转换模式,以两种或两种以上电化学活性分子的电信号比值作为输出信号。由于同一体系中的两种或多种电活性物质的电信号常会受到相似的外界环境影响,采用比值作为输出信号能够在一定程度上消除来自体系本身和背景的电化学信号的潜在干扰,提供内部自校准,提高检测灵敏度和选择性。本文主要综述了比例电化学生物传感器的构造策略及其在蛋白质、核酸、生物小分子和金属离子检测等生化分析中的研究应用进展,对该领域未来的发展趋势和应用前景进行了展望。

比例型电化学生物传感器检测恙虫病DNA的研究

本研究以二茂铁修饰的发卡型探针DNA(HP)作为内参比探针分子,恒电位法在玻碳电极上沉积金颗粒作为工作电极,含有亚甲基蓝修饰的辅助团(AS)用于信号放大,据此建立了一种比例型检测恙虫病DNA的电化学方法。测试结果表明,该方法具有较好的选择性和检出限,线性范围达到0.1 fM~1.0μM,AS氧化峰电流IMB与HP的峰电流IFc的比值与恙虫病DNA浓度呈较好的线性关系。

电化学DNA生物传感器

对特异DNA序列的检测在基因相关疾病的诊断、军事反恐和环境监测等方面均具有非常重要的意义。DNA传感器的研究就是为了满足对特异DNA序列的快速、便捷、高灵敏度和高选择性检测的需要。近年来涌现出多种传感策略,根据检测方法的不同大致可以分为光学传感器、电化学传感器和声学传感器等。由于电化学检测方法本身所具有的灵敏、快速、低成本和低能耗等特点,电化学DNA传感器已成为一个非常活跃的研究领域并在近几年中得到了快速发展。本文概括了近年来在DNA传感器的重要分支——电化学DNA传感器领域内的一些重要进展,主要包括DNA探针在传感界面上的固定方法和各种电化学DNA杂交信号的检测方法。

检测痕量Hg^2＋的DNA电化学生物传感器

通过自组装方法将修饰有二茂铁基团的富T序列DNA分子(DNA-Fc)固定在金电极表面,得到了一种基于DNA修饰电极的电化学汞离子(Hg2+)传感器.当溶液中有Hg2+存在时,Hg2+可与修饰电极上DNA的T碱基发生较强的特异结合,形成T-Hg2+-T发卡结构,使DNA分子构象发生改变,其末端具有电化学活性的二茂铁基团远离电极表面,电化学响应随之发生变化.示差脉冲伏安法(DPV)结果显示:DNA末端二茂铁基团的还原峰在0.26V(vs饱和甘汞电极(SCE))附近,峰电流随溶液中Hg2+浓度的增加而降低;Hg2+浓度范围在0.1nmol·L-1-1μmol·L-1时,电流相对变化率与Hg2+浓度的对数呈现良好的线性关系.该修饰电极对Hg2+的检测限为0.1nmol·L-1,可作为痕量Hg2+检测的电化学生物传感器.干扰实验也表明,该传感器对Hg2+具有良好的特异性与灵敏度.

电化学生物传感器在黄曲霉毒素检测中的研究进展

黄曲霉毒素是黄曲霉和寄生曲霉的次级代谢产物,具有剧毒性和严重的致癌性、致畸性和致突变性,摄入受黄曲霉毒素污染的农作物和食品会对人类和动物的身体健康造成极其严重的危害。基于十年来国内外的研究成果,从电化学传感机理方面概述了电化学生物传感器在黄曲霉毒素检测中的发展现状和应用前景,介绍了各类电化学生物传感器的工作原理、制备方法和检测性能。电化学生物传感器相比于传统的黄曲霉毒素检测方法,具有检测时间短、操作简单、成本低、便于微型化等优势。金纳米颗粒、碳纳米管等纳米材料的使用将进一步提高电化学生物传感器的灵敏度以及抗原或抗体的固定效率。超微电极技术、传感器阵列技术以及微流控技术的应用也将进一步提高电化学生物传感器在毒素检测中的性能。

纳米材料在电化学生物传感器中的应用

纳米材料因其具有独特的性质,被广泛应用于研制和发展具有超高灵敏度、超高选择性的电化学生物传感器。本文总结了纳米材料在电化学生物传感系统中的主要功能,介绍了近年来国内外基于纳米材料构建的电化学生物传感器的研究进展,并对该领域的发展前景做出了展望。

石墨烯及其复合材料在酶电化学生物传感器中的应用

石墨烯作为新型的二维碳基纳米材料,具有良好的导电性、较大的比表面积和较好的生物相容性。石墨烯及其复合物适合于构建酶电化学生物传感器。本文介绍了石墨烯功能化的方法,并对石墨烯及其复合物在酶电化学生物传感器方面的研究进行了综述。

检测大肠杆菌O157:H7的电化学阻抗谱生物传感器的研究

我们提出了用掺锡的三氧化二铟 (ITO)作为工作电极 ,通过硅烷化固定化技术 ,将抗大肠杆菌O15 7:H7单克隆抗体固定在ITO电极表面 ,利用电化学阻抗谱技术来构建一种新型的免疫传感器。该新型的免疫传感器的检测限为 4× 10 3 CFU/mL ,检测线性范围为 4× 10 3 - 4× 10 6CFU/mL。实验研究表明 ,该传感器具有灵敏度较高 ,检测时间短 ,操作简单等优点 ,在临床医学和环境监测中具有应用价值。

新型磁性纳米电化学DNA生物传感器的研究

利用高分子磁性纳米粒子有效地将磁性分离、富集和化学修饰电极的电化学检测相结合,构建以亚甲基蓝为嵌入式杂交指示剂的电化学DNA生物传感器。此传感器对碱基错配的序列有较好的选择性。传感器对目标序列的响应在1×10-13～1×10-6mol/L范围内呈线性关系;检出限为4.3×10-14mol/L。这种新型的高分子磁性纳米粒子电化学DNA生物传感器具有高的灵敏度,其线性范围宽,成本低,为DNA的痕量分析提供了一种新的思路。