基本信息
- 項目名稱：
- 癌胚抗原及葡萄糖超靈敏納米電化學傳感器研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品中得到的癌胚抗原免疫傳感器和葡萄糖傳感器通過納米材料的特殊作用，表現(xiàn)出對CEA和葡萄糖極高的檢出限、極寬的檢測線性范圍，得到的檢測結果要明顯優(yōu)于目前廣泛采用的常規(guī)分析手段。 同時，這兩種傳感器的制備過程簡單而且對目標檢測物具有極優(yōu)的檢測能力。此外，本作品中給出的傳感器制備模型可以廣泛的適用于構建其他傳感器。
- 詳細介紹：
- 1.癌胚抗原超靈敏納米電化學傳感器 癌胚抗原（CEA）可以作為多種癌癥的腫瘤標記物，檢測其在體內的濃度對于監(jiān)測腫瘤的存在、生長、轉移等有重要的參考價值[1,2]。本文將①鐵氰化鉀（FC）與殼聚糖的混合物滴涂到玻碳電極表面、②含有金納米顆粒（AuNP）的nafion溶液、③聚乙烯亞胺（PEI）、④戊二醛（GA）、⑤CEA抗體依次修飾到玻碳電極（GCE）上，并利用CEA抗原在傳感器表面的增多會導致FC電化學行為的下降來實現(xiàn)對CEA的檢測。該非標記型的免疫傳感器對CEA的檢出限可以達到3 pg mL-1。 2. 葡萄糖超靈敏納米電化學傳感器 三角銀納米顆粒（AgTNP）由于具有特殊的表面等離子共振吸收光譜、結構依賴性和人為可控等特點，因而被廣泛應用于生物成象以及生物傳感器等領域[3]。然而由于溶膠凝膠法制備的AgTNP結構的環(huán)境依賴性，因此限制了其的生物應用[4]。本文利用改進的溶膠凝膠法制備出AgTNPs，并與葡萄糖氧化酶和殼聚糖混合，直接修飾于鉑電極檢測葡萄糖，檢測限達到了1×10?6 M。 參考文獻： [1] Benchimol, S.; Fuks, A.; Jothy, S.; Beauchemin, N.; Shirota, K.; Stanners, C.P. Cell 1989, 57, 327–334. [2] Shi WT, Ma ZF*, Biosens. Bioelectron. 2011, 26, 3068-3071. [3] 馬占芳*, 司國麗, 初一鳴, 陳穎. 化學進展 2009, 21, 1847-1856. [4] Shi WT, Ma ZF*, Biosens. Bioelectron. 2010, 26, 1098-1103.
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1.癌胚抗原超靈敏納米電化學傳感器 癌胚抗原（CEA）可以作為多種癌癥的腫瘤標記物，測定血清中CEA的濃度，對于監(jiān)測腫瘤的存在、生長、轉移等有重要的參考價值。目前常見的CEA傳感器主要分為標記型和非標記型，標記型CEA傳感器需要使用酶標抗體，因此制備成本大大增高，并且制備過程繁瑣耗時。非標記型CEA傳感器主要是通過物理吸附實現(xiàn)抗體的固定，使得傳感器的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性不好。為了克服上述傳感器中存在的問題，本作品利用便宜的鐵氰化鉀（FC）與殼聚糖、以及含有金納米顆粒（AuNP）的nafion溶液在玻碳電極表面形成電化學氧化還原探針膜，通過化學方法修飾CEA抗體，從而得到一種制備方法極為簡便、廉價、穩(wěn)定、重現(xiàn)性好、可以超靈敏檢測CEA的非標記型電流型免疫傳感器。 2. 葡萄糖超靈敏納米電化學傳感器 三角銀納米顆粒（AgTNPs）由于具有特殊的表面等離子共振吸收光譜、結構依賴性和人為可控等特點，因而被廣泛應用于生物傳感器等領域。然而由于溶膠凝膠法制備的AgTNPs具有非常突出的結構不穩(wěn)定性，因此限制了其生物應用。為了能夠實現(xiàn)AgTNPs這種優(yōu)良材料的生物應用，本作品利用改進的溶膠凝膠法制備出AgTNPs直接與葡萄糖氧化酶和殼聚糖混合，在鉑電極表面成膜，得到一種用制備方法極為簡便、廉價并可以超靈敏檢測葡萄糖的電化學傳感器。
科學性、先進性
- 1. 癌胚抗原超靈敏納米電化學傳感器 本作品中的免疫傳感器表現(xiàn)出對CEA更高的檢出限（0.003ng mL-1）和更寬的檢測線性范圍（0.01-150ng mL-1），其得到的檢測結果要優(yōu)于廣泛采用的常規(guī)分析手段。 該傳感器不僅可以直接用于人體血清中CEA的檢測，更能夠用于檢測其他具有免疫親和反應的抗原。該免疫傳感器的制備過程簡單而且對目標檢測物具有極優(yōu)的檢測能力。本作品中給出的傳感器制備模型可以廣泛的適用于構建其他免疫傳感器以及應用于建設癌癥預警檢測系統(tǒng)等。 2. 葡萄糖超靈敏納米電化學傳感器 本作品中給出的葡萄糖傳感器表現(xiàn)出很高的檢測靈敏度（61.67μAcm?2mM?1）、寬的檢出線性范圍（3×10?6M到3×10?3M）、極低的檢出限（1×10?6M）、良好的重現(xiàn)性和長期穩(wěn)定性。 該葡萄糖傳感器由于其超高的靈敏度，可以節(jié)約樣品，使得更少的血能夠有更多的用途。該傳感器將廣泛應用于其他許多需要超靈敏檢測葡萄糖的領域，如人體分泌物中葡萄糖的檢測、新近發(fā)展的人體無創(chuàng)血糖監(jiān)測等。
獲獎情況及鑒定結果
- 2010年獲得首都師范大學研究生特等獎學金 2011年獲得首都師范大學百川杯科研創(chuàng)新獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 專利
作品可展示的形式
- 圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1. 癌胚抗原超靈敏納米電化學傳感器 在30~40℃下，將本發(fā)明的工作電極在抗原標準水溶液中孵育30～70min后，以其為工作電極、以鉑電極作為對電極，以飽和氯化鉀Ag/AgCl電極作為參比電極，在pH為6.5～7.3的緩沖溶液中采用方波伏安法進行檢測，得到待測抗原的測定工作曲線。 本發(fā)明的非標記型CEA免疫傳感器具有制備過程簡便、成本低廉、重現(xiàn)性優(yōu)良、檢測靈敏度高等優(yōu)點，可廣泛用于各種免疫分析和檢測。 2. 葡萄糖超靈敏納米電化學傳感器 在30~40°C的恒溫條件下，在pH為6.5-7.0的磷酸鹽緩沖溶液、HCl-Tris緩沖溶液或Britton-Robinson緩沖溶液中對葡萄糖進行恒電位下的計時電流法或循環(huán)伏安法檢測。 本發(fā)明的葡萄糖傳感器采用三角銀納米顆粒與葡萄糖氧化酶形成的復合膜來覆蓋工作電極，從而提高電流型傳感器檢測葡萄糖的靈敏度，本發(fā)明的葡萄糖傳感器具有檢測靈敏度高、檢測限低、線性范圍廣等優(yōu)點，同時，本發(fā)明葡萄糖傳感器的制備方法簡便，重現(xiàn)性好。
同類課題研究水平概述
- 1. 癌胚抗原超靈敏納米電化學傳感器 目前有很多方法可以監(jiān)測癌胚抗原，例如放射免疫分析、酶聯(lián)免疫分析、化學發(fā)光免疫分析等[1]。盡管這些方法都比較靈敏，但是它們需要一些大型儀器、有放射污染、需要標記的抗體，從而使得分析過程非常復雜、耗時，分析成本變高。因此，開發(fā)靈敏、簡便、無需酶標記的免疫傳感器具有很好的現(xiàn)實意義。非標記型免疫傳感器可以實現(xiàn)上述要求。一種非標記型免疫傳感器通過在電解質溶液中添加可逆的氧化還原物質實現(xiàn)檢測，這些額外添加的氧化還原物質會對抗體和抗原的活性造成影響，從而使免疫傳感器的重現(xiàn)性降低。另一種非標記型的電流免疫傳感器將氧化還原物質固定到電極表面，從而避免了氧化還原物質與抗體之間的直接接觸。但是，這種免疫傳感器都是通過靜電將CEA抗體與其他物質結合起來的，然而這樣的結合方式不容易受控制，很難控制CEA抗體的吸附量。所以這類免疫傳感器的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性等都會受到限制。因此，開發(fā)更加簡便、靈敏并且重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好的免疫傳感器是非常必要的。 2. 葡萄糖超靈敏納米電化學傳感器 近年來，人們對基于納米材料的電化學傳感器進行了廣泛的研究[2]。電化學方法由于具有如高靈敏度、優(yōu)良的選擇性、快速的檢測能力以及價格低廉等優(yōu)點，因而近年出現(xiàn)了對多種分析物具有高靈敏度高選擇性的電化學傳感器。其中，葡萄糖傳感器使常規(guī)分析葡萄糖和臨床檢測血糖濃度等過程變得簡單便捷。 眾所周知，各相異性納米顆粒由于其缺損的對稱性導致的新的不尋常的物理化學性質而受到了廣泛關注。在各種各相異性納米顆粒中，AgTNPs由于其特有的性質而格外引人注目。然而由于溶膠凝膠法制備的AgTNPs結構不穩(wěn)定性突出，因此限制了其生物應用。 參考文獻 [1] Yuan, R., Zhuo, Y., Chai, Y.Q., Zhang, Y., Sun, A.L. Sci. China Ser. B 2007, 50, 97–104. [2] Pandey, P., Datta, M., Malhotra, B.D., Anal. Lett. 2008, 41, 159–209.
