非标记型检测基质金属蛋白酶-14电化学发光生物传感器的研究

基质金属蛋白酶-14(Matrix metalloproteinase-14,MMP-14)是癌症和炎症的重要生物标志物。以聚多巴胺功能化的钴钼碳纳米纤维修饰的玻碳电极作为传感平台,以钌复合物和多肽抑制剂分别作为信号探针和捕获探针,制备了电化学发光(ECL)生物传感器用于检测MMP-14。结果表明,在最佳实验条件下,该电化学发光生物传感器具有较高的灵敏度,其线性范围为1~10 pg·mL^(-1),检测限为0.55 pg·mL^(-1)。利用功能化纳米纤维制备的无标记ECL生物传感器为研究MMPs和抑制剂的作用机制提供了前景。

核酸扩增技术构建目标物转换策略在电化学发光生物传感器中的研究进展

生物分子(包括核酸、蛋白质、小分子以及离子)在复杂的生命活动中起着至关重要的作用。高效,准确地获取这些生物分子的信息对生物医学,临床诊断和治疗具有重大意义。然而,生物样品复杂且待测物的含量低,常规的检测手段往往受到限制。随着DNA技术的不断发展,通过构建基于核酸扩增技术的目标物转换策略,能够实现对痕量目标物的灵敏分析。该综述总结了近年来核酸扩增技术构建目标物转换策略在电化学发光生物传感器(Electrochemiluminescence biosensor,ECL biosensor)中的研究进展,分别从核酸目标物转换策略和非核酸目标物转换策略两方面展开介绍。

高灵敏适配体电化学发光生物传感器检测血样中的ATP

构建以钌联吡啶衍生物为信号物质的高灵敏和可重复使用适配体电化学发光生物传感器是一个具有挑战性的研究课题。以Au-S键固定钌联吡啶衍生物．适配体电化学发光探针，在工作电位高于0．80V会引起Au-S键的断裂，造成传感器难于重复使用。本研究构建了以适配体为分子识别物质，以钌联吡啶衍生物为信号物质，以ATP为目标分子的电化学发光适配体传感器，建立检测ATP的新方法。

丝网印刷电极的电化学发光生物传感器

对丝网印刷电极及其应用于电化学发光检测的功能化及信号放大修饰进行综述,归纳了该检测体系在抗体、核酸、氧化酶底物、肿瘤细胞、病原菌、抗生素等物质检测中的应用,最后对该领域的发展进行了展望。

电化学发光生物传感器研制

文献报道均强调鲁米诺的电化学发光（ECL）必须在强碱性介质（NaOH，pH12-13）中实施。实验发现完全可以在中性介质中实施其电化学发光分析，这对开展生物分子的分析是十分有利的。研究中采用的是以多种增敏技术来提高中性介质中鲁米诺电化学发光的效率，如使用无机、有机和纳米增敏剂及电极表面修饰等。尤其是证实活性氧（ROSs，包括超氧自由基、过氧化氢、羟基自由基等）是极为有效的增敏剂。

多酚氧化酶电化学发光生物传感器的研制及其应用

通过超声诱导法提取土豆浸取液中的多酚氧化酶。收集上层清液与纯石墨粉混合，经阴干并与液态石蜡研磨均匀后，将此混合物装入空心碳电极中，由此制成多酚氧化酶电化学发光生物传感器。以此传感器对肾上腺素进行电化学发光检测，肾上腺素在多酚氧化酶存在下被溶液中的溶解氧所氧化而产生过氧化氢，而所产生的过氧化氢与鲁米诺反应产生化学发光，此乃生化传感器的作用机理。由于肾上腺素的存在而使化学发光强度的增加与其质量浓度在2×10^-4-3×10-3g·L^-1范围内呈线性关系；该方法的检出限为6.0×10^-5g·L^-1。对4.0×10^-4g·L^-1肾上腺素分别测定8次，所得结果的相对标准偏差小于5%。用此方法分析了肾上腺素注射液样品，测得结果与标准值相符。在此注射液的基础上作加标回收试验，测得回收率在94%-99%之间。

基于碳纳米管修饰电极的胆碱电化学发光生物传感器研制

在碳纳米管(CNTs)和K3Fe(CN)6修饰的铂电极上吸附固定胆碱氧化酶,以鲁米诺为发光试剂,研制了胆碱电化学发光(ECL)生物传感器。CNTs可有效提高电极表面的电荷传输能力、提高电极表面的生物相容性和对酶分子的固载能力;K3Fe(CN)6对酶活性具有激活作用,同时对H2O2增敏的鲁米诺ECL有增强作用,均有利于提高传感器的检测灵敏度。研究表明,将CNTs分散液与K3Fe(CN)6混合,滴涂修饰在Pt电极上,吸附固定胆碱氧化酶,制备传感器。此传感器在含有8×10-6mol/L鲁米诺的磷酸盐缓冲液(pH7.4)、30℃条件下产生的ECL强度与胆碱浓度在1×10-7～4×10-3mol/L范围内呈线性关系,相关系数为0.994,检出限为1.2×10-8 mol/L。此生物传感器应用于鼠血样中胆碱的测定,测得结果为2.68 mg/L,平均回收率为101.1%。传感器具有快速、稳定和重现性好等特点,有望应用于常规分析。

比率型电化学发光生物传感器研究进展

比率型电化学发光(ECL)生物传感器是指以两个ECL信号的比值作为定量分析基础来实现对目标物检测的一类生物传感器。比率型ECL生物传感器主要包括双电位比率型传感器、双波长比率型传感器和内参比比率型传感器。本文主要介绍了近年来不同类型比率型电化学发光生物传感器的研究进展,对其代表性工作进行了评述,并展望了该类传感器的发展趋势。

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。

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。

TiO_(2)复合纳米材料在电化学酶传感器中的应用

近年来,生物传感器逐渐普及到各领域,如食品检测、生物医疗、化学分析等。随着纳米技术领域的快速发展,通过将各种纳米技术应用到电化学酶传感器,促进电化学酶传感器向全新方向发展。目前,纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等特征,与其他材料相比较,其具有光、磁、电等突出表现。在生物传感器方面,要求电极材料具有良好的导电性和相容性,能同步负载大量的生物酶分子,提高生物酶分子与电极间的传递效率,缩短效应时间,提高传感器的灵敏度,从而实现传感器性能最佳化。

基于多酸复合物的电化学生物传感器在食品分析中的研究进展

多金属氧酸盐(POMs)具有结构和组成多样性的优点,在电化学生物传感器领域被认为是一类颇具前景的功能性阴离子电极修饰材料。通过将POMs与碳基材料、贵金属和金属有机框架等纳米材料复合形成多酸复合物,可以克服其导电能力差和比表面积小的缺陷,将进一步拓展POMs在电化学生物传感器领域的应用范围。该文综述了近年来基于POMs基复合物电化学生物传感器的构建方法,以及POMs基复合物在食品分析领域中的研究进展,并探讨了POMs基复合物未来的挑战和发展前景。将POMs基复合物制备与电化学生物传感器构建这两项技术不断融合将逐渐提升相关传感器的检测性能。

分子印迹电化学发光传感器的制备及其对卡那霉素的测定应用

制备了硫化镉量子点-壳聚糖(CdS-CS)复合物修饰的玻碳电极(GCE),记作CdS-CS/GCE。以卡那霉素为模板分子,3-氨基苯硼酸(APBA)为功能单体,采用循环伏安法在CdS-CS/GCE表面电聚合得到了分子印迹聚合物(MIP)膜,所制备的传感器记作MIP/CdS-CS/GCE。卡那霉素可与传感器表面的MIP特异性结合,占据印迹孔穴,阻断共反应剂K2S2O8扩散到电极表面的通路,使电化学发光强度减弱。以传感器在空白溶液中的电化学发光强度(I_(0))与传感器在卡那霉素标准溶液中的电化学发光强度(I)的差值ΔI(ΔI=I_(0)-I)作为响应信号,在优化的试验条件下,响应信号ΔI与卡那霉素浓度的对数值在1.0×10^(-11)~1.0×10-7mol·L^(-1)内呈线性关系,相关系数为0.9990,检出限(3S/N)为5×10^(-12)mol·L^(-1)。按标准加入法对实际样品进行回收试验,回收率为99.9%~103%,测定值的相对标准偏差(n=5)为2.5%~4.3%。

电化学检测技术与生物识别元件联用在食品安全检测中的应用进展

食品安全与国民健康息息相关,如何实现对食品中有害物质的精准及快速检出仍然是科研工作者研究的热点问题。电化学传感技术由于其检测快速、灵敏度高及化学稳定性良好在食品检测领域被越来越广泛地应用。本文对电化学检测与多种生物识别元件的联用技术及其对食品中有害物质的检测进行了综述,并对其存在的问题和进一步的发展进行了探讨。

基于碳量子点/羧基化石墨相氮化碳复合材料的电化学发光适体传感器检测牛奶中林可霉素

目的 构建一种高灵敏的核酸电化学发光(electrochemiluminescence,ECL)适体传感器检测牛奶中的林可霉素(lincomycin, LIN)残留。方法 以壳聚糖为交联剂,在玻碳电极(glassy carbon electrode, GCE)表面固定羧基化石墨相氮化碳(carboxylated functionalized graphite-like carbon nitride,C-g-C_(3)N_(4))和碳量子点(carbon quantum dots,CQDs),制得CQDs/C-g-C_(3)N_(4)/GCE。电极活化后,将LIN的适配体(Apt-DNA)和二茂铁标记的DNA (Fc-DNA)修饰至电极表面,构建新型的电化学发光适体传感界面。采用循环伏安和交流阻抗对传感器的构建过程及电化学性能进行考察,同时对传感器的电化学发光行为进行分析,并应用于牛奶中LIN的检测。结果 CQDs和C-g-C_(3)N_(4)之间能产生强烈的协同效应,复合材料不仅能提供大量的活性催化位点,而且能促进S_(2)O_(8)^(2-)还原成大量的SO_(4)^(·-), CQDs/C-g-C_(3)N_(4)复合材料修饰电极的发光信号达13606 a.u.,分别是CQDs/GCE和C-g-C_(3)N_(4)/GCE发光信号的24.2和5.6倍。当LIN不存在时,由于二茂铁的猝灭作用,Fc-DNA/Apt-DNA/CQDs/C-g-C_(3)N_(4)/GCE产生较弱的发光信号;当适体传感器经LIN培育后,由于Apt-DNA与LIN的高特异性结合,导致部分Fc-DNA从电极表面脱落,发光信号恢复。在最佳条件下,电化学发光强度与LIN质量浓度对数在0.10 ng/mL~100.00μg/mL范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.03 ng/mL (S/N=3)。传感器对LIN具有良好的特异性识别能力,应用于牛奶中LIN的检测,加标回收率为93.5%~104.0%,相对标准偏差为2.9%~4.1%。结论 制备的Fc-DNA/Apt-DNA/CQDs/C-g-C_(3)N_(4)/GCE适体传感界面可用于牛奶中LIN残留的高灵敏检测。

功能纳米材料应用于电化学新冠病毒生物传感器的研究进展

新冠疫情暴发对全球公共卫生构成了巨大威胁,病毒的快速、准确诊断对新冠疫情防控具有至关重要的作用。近年来,以纳米材料为基础的电化学传感技术在快速、高灵敏度/高特异性分子诊断方面显示出巨大的潜力。本文简要介绍了新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的结构特征及常规检测方法,总结了电化学生物检测相关传感特点和机制。在此基础上,详细评述了金纳米材料、氧化物纳米材料、碳基纳米材料等为基础的电化学传感器用于快速、准确检测新冠病毒的研究进展。最后,展望了基于电化学传感技术在未来生物分子诊断中的应用。

微囊藻毒素检测用电化学生物传感器的研究

微囊藻对人体肝脏等器官具有较强的毒性。对微囊藻毒素的高灵敏、快速检测有助于保障饮用水的安全。文中利用二氧化锡胶体量子线修饰金电极,进一步包被微囊藻抗体,构建出一种对微囊藻毒素具有高灵敏度和特异性的电化学生物传感器。差分脉冲伏安法测试结果表明:在1 pg/mL~10 ng/mL微囊藻毒素质量浓度范围内,传感器响应具有较好的线性,检测下限为0.33 pg/mL。进一步的研究表明:二氧化锡修饰提高了电极表面对微囊藻抗体的富集能力,同时具有促进电荷传输的作用。

适配体电化学发光传感器用于灵敏检测氯霉素

利用带正电的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)和带负电的硫化镉量子点(CdS QDs)依次吸附在氧化石墨烯(GO)表面制备氧化石墨烯-PDDA-量子点复合物,并将此复合物修饰到电极表面,通过酰胺键将DNA(cDNA)组装在量子点表面,氯霉素适配体(Apt)与cDNA杂交结合构建了传感界面。最后利用嵌入DNA链中的氯化血红素催化氧化H2O2,使共反应剂H2O2被消耗,量子点发光强度降低。当氯霉素(CAP)存在时,Apt DNA会与CAP结合,脱离电极表面,导致量子点的发光强度增大,从而实现灵敏、特异性检测。在CAP浓度为1.0×10^(−10)~1.0×10^(−6)mol/L范围内,该传感器具有良好的检测信号,电化学发光(ECL)强度与CAP浓度的对数呈线性相关,检出限可达3×10^(-11)mol/L,且传感器具有优异的重复性、稳定性和特异性。将传感器用于牛奶实际样品中CAP的测定,测试结果满意。快速、简便的氯霉素传感检测技术将在食品安全和环境监测等领域具有较好的应用前景。

电化学生物传感器检测汞离子的研究进展

介绍了几种常见的核酸信号放大策略及新型纳米器件在Hg^(2+)电化学生物传感器中的应用情况,进一步分析讨论了核酸信号放大策略和纳米器件对提升Hg^(2+)检测灵敏度的重要意义。对未来Hg^(2+)电化学生物传感器的发展趋势进行了展望。