（分析化学专业论文）基于纳米金微粒为载体的电化学免疫传感器的研究.pdf

曲甬大宁坝十宁何论又捕要 基于纳米金微粒为载体的电化学 免疫传感器的研究 分析化学专业硕士研究生柴荣 指导教师袁若教授 摘要 电流及阻抗型电化学免疫传感器是将免疫分析技术与电化学传感器相结合的一种新型免 疫分析方法，是基于测量电流、阻抗变化来进行免疫分析的生物传感器。电化学免疫传感器 具有灵敏度高、选择性好、易于微型化和自动化等优点，而且可进行在线活体分析在临床 诊断、生物分析、环境监测等领域得到了高度重视和广泛应用。抗原或抗体在敏感膜上的结 合或继后的反应引起电流、电极表面阻抗发生改变，而且这种变化与待测物浓度之间存在线 性关系。抗原或抗体的固定化方法在电化学免疫传感器研究中具有重要地位，在相当多的场 合，对传感器的灵敏度、选择性、响应速度、使用寿命等有着决定性的影响。合适的固定化 方法应当满足：( 1 ) 抗原或抗体固定化后活性应尽可能少受影响，保证传感器的高灵敏度和 高选择性；( 2 ) 固定化方法对被测对象的传质阻力小，保证传感器的快速响应；( 3 ) 抗原或 抗体固定化牢固，不易洗脱，保证传感器有较长的使用寿命。本文结合有效的生物活性组分 的固定方法，利用能保持生物分子活性、增大电极比表面积进而增大生物分子负载量的纳米 金溶胶来阃定抗体，发展了三种新型电流型免疫传感器以及一种无电子媒介体的阻抗型的免 疫传感器。 1 基于硫脲纳米金亚甲基蓝固定的电流型免疫传感器的研究 提出了一种新型的基于层层自组装硫脲，纳米金亚甲基蓝的电流型免疫传感器。采用硫脲 通过电聚合的方法组装在玻碳电极表面上，在通过另一端的氨基连接胶体金，再利用静电吸 附作用，把带正电荷的亚甲基蓝吸附到电极表面，交替吸附胶体金和亚甲基蓝，晟后利用胶 体金的高比表面积和强吸附作用增加人绒毛膜促性腺激素抗体( h c g ) 的固定量，同时借助胶 体金优良的生物亲和性保持h c g 抗体的活性。通过循环伏安法( c v ) 、交流阻抗技术( e i s ) 和扫描电子显微镜( s e m ) 考察了电极表面的电化学特性，并对该免疫传感器的性能进行了 详细的研究。结果表明测定h c g 在1 0 1 0 0 0m i u m l 范围内，该免疫传感器有较好的线性 响应，相关系数为0 9 9 6 0 ，该电极的检测限为o 3m i u ，m l 。将该免疫电极用于人体血清的测 试，结果与现用的临床方法检测结果有很好的相关性。 i 两南大学硕士学位论文摘要 2 基于邻氨基苯甲酸，亚甲基蓝，纳米金固定的电流型免疫传感器的研究 提出了一种新型的基于邻氨基苯甲酸、亚甲基蓝、纳米金制备的乙型肝炎( h b s a 曲免疫传感 器。首先电聚合邻氨基苯甲酸于玻碳电极表面，使其形成带负电的界面，再将阳离子染料亚甲 基蓝通过静电吸附组装到电极表面，然后利用纳米金将乙肝抗体牢牢的固定在电极表面上。采 用循环伏安法( c v ) 对电极的层层自组装过程进行了考察，探讨了p h 、温度、扫速等对电极 响应的影响。在优化的实验条件下，测定h b s a g 在3 o 2 5 0 n 咖l 范围内，还原峰电流值与浓 度呈良好的线性关系，检出限为1 0n m l 。结果表明，该传感器响应迅速、选择性好、血清中 常见抗原不干扰测定。 3 基于层层自组装硫脲，纳米普鲁士蓝，纳米金的电流型免疫传感器的研究 提出了一种新型的基于基于层层自组装硫脲纳米普鲁士蓝纳米金的电流型免疫传感器。 采用静电吸附作用，将硫脲、纳米普鲁士蓝固定在金电极表面然后采用电化学还原h a u c b 在电极表面形成一层均匀的纳米金( n g ) 层增大电极的比表面积和响应信号，最后通过吸 附性能强，生物兼容性好的纳米金层吸附人绒毛膜促性腺激素抗体( h c g ) 。通过循环伏安法 ( c v ) 和扫描电子显微镜( s e m ) 考察了电极表面的电化学特性，并对该免疫传感器的性能 进行了详细的研究。最优实验条件下，用循环伏安法测得的h c o 的线性范围为o 2 2 o m i u m l 和2 0 7 5 0m i u m l ，检测限为o 0 7m i u ，m l 。 4 基于层层自组装硫脲纳米金的的阻抗型免疫传感器的研究 提出了一种新型的基于层层自组装硫脲，纳米金的无电子媒介体的阻抗型免疫传感器。采用 静电吸附作用和共价键合作用将甲胎蛋白抗体固定在多层硫脲纳米金修饰的金电极表面。利 用抗体和不同浓度的抗原反应，可以改变电极界面的电子传导( 电阻) ，制各了通过阻抗变化 来表征a f p 的免疫传感器。与单层自组装的硫脲纳米金膜相比，层层自组装膜具有高度有序、 膜性能可控、操作简单、稳定性更高等优点，从而使该阻抗型免疫传感器的灵敏度，线性范 围和寿命进一步提高。在优化的实验条件下，测定h c g 在5 0 t o3 0 0 on 咖l 的范围内，该免疫 传感器交流阻抗k 的对数值和抗原浓度有较好的线性响应检测限为1 7r 培，m l 。 关键词：电流型免疫传感器阻抗型免疫传感器纳米金硫脲 i i 两南大学硕十学位论文 a b s 丁r a c t s t u d i e so ne i e c t r o c h e m i s t r y i m m u n o s e n s o r sb a s e do ng o l d na n o p a r t i c l e sa sa c a r r i e r a n a l ”i c a lc h e m i s t r ym a s t e rp o s 谵r a d u a t e ：r o n gc h a i s u p e i s o r ： p r o f e s s o rr u oy u a na n dy a q i nc h a i a b s t r a c t e l e c n d c h e m i c a li m m u n o s e n s o rh a st h ea d v a n t a g e so fi m m u n i t yt e c h n o l o g ya n de i e c t r o c h e m i c a l t e c l l l l o l o g y t h ed c t e c t i o no fm ei m m u n o a s s a yi s b a s e do nt h ec h a n g ei nt h e 啪p e r o m e 啊co r i m p e d i m e 倒cr e s p o n s eb e f 0 佗硼da f t e r 柚t i g e n - 删b o d yr e a c t i o n t h es h i f to fr e s p o i l s ee x h i b 怄a l i n e a rd e p e n d 即c e0 n l ec o n c e n 仃a d o f 锄a 1 ”e s w 讹t 1 1 e i rp o t e n t i a iu t i l i t y 豁h i g l ls e n s i t j v 咄 n i c es e i e c 石“吼m i n i 删z a t i o n ，e a s ya l i t o m a t i o n 锄dp o t e 眦i a la b i l i t yf o rr e a l - t i m ea n do n s i t e 柚a l y s i s ，e 】e c n d c h e m i c a li m m u n o s e l l s o rc 明b ea p p i i e dt 0aw i d ef a n g eo f 卸a l y t i c a lt a s k s ，川c h 船 c l i n i c a ld i a g n o s i s ，b i o 越s a y e n v 的n m e 诅lm o n i t o n n g 柚di n d u s t 谢锄a l y s i s a n t i g e n a i i t b o d y i m m o b i l i z a t i o np l a y s 柏i m p o r t a n tr o l ei nd e s i g n 锄df 曲r i c a t i o no f e l e c t r o c h e m i c a l i m m u n o s e n s o r s ， w h i c hu s i l a l i yd e c i d e s 也e 阳渤m 柚c eo fi m m u n o s c n s 讲；s u c h 雒s e n s i t i v 吼s e l c c t i v i 吼r e s p o n s e t i m e 锄dl i 诧髓m e ag o o di m m o b i l i ：叫i o nm e t h o ds h o u l dm e e tt h 旧f 0 1 l o w j n g 陀q u h m 即t s ：( 1 ) p r o d u c e i m m o b i l i z e da n t i g e n a m i b o d yt l l a tr e t a i nt l l e i r b i o c a 叫”i ca c t i v i t i e s ；( 2 ) p r o d u c e i l l l m u n o s e r i s o r st 1 1 a t r eal o wm 越s - 订a r i s f e rr c s i s 胁c e 锄dar 印i d 陀s p o n s ed m e ；( 3 ) p r o d u c e i m m o b i l i z e d 锄t i g e n 一觚t i b o d yt 1 1 a t 盯es t a b l e 她dd on o tl e a c h 劬mt i i es u b s 廿恤1 nt h i sp a p e r ，w e d e v e l o p e d t 1 1 r e en o v e i 锄p e r o m e 仃i c i m m u n o s e m o r sa t l dam e d i a t o 卜f r e e i m p e d i m e 仃i c i m m u n o s e n so r ，b 笛e do ne f n c i c n ti m m o b i l l z a t i o no f b i o m o l e c u l ea n dg o l dn 卸o p a n i c l e s ( n 龃o a u ) ， c o u l dr e t a i ne 柏c i e n t l ya c t i v i t yo f l o a d i n gi m m u n o r e a c t a n t sa n di n c r e a s en l e 罄s e m b l e dp m t e i n s ( 1 ) a m p e r o m e t r i ci m m u n o s e n s o rb a s e d o n i a y e r - b y - l a y e ra s s e m b i yo ft h i o u 他a ，g o i d a n o p a n j c i e sa n dm e t h y l e eb l u e a n踟p e m m e 研ci m m u l l o s e 舾o rw 曲 h i g l l l ys e 帖i t j v 畸 h b e e n p m p o s e db 舶e d o n i a y e 卜b y - l a y e r 笛s e m b i yo f9 0 1 dn o p a r t i c i e sa n dm e t h y l e n eb l u e0 nt h j o u r e am o d i f i e dg l 船s y c a r b o ne l e c 仉 d e t h i o u r e a ( t u ) c o u i db ei m m o b i l i z e do n t os u r f a c eo ft 1 1 ep r e 廿e a c c dg c et h r o u g h c y c l i cv o l t 绷m e t r y 卸dt 1 1 i o u r e ao 2 c s n h 2 ) h 幽t 、v o 锄i n o 口o u p s ( r - 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硒s e m b l i n gt h i o u r e a ( t u ) ，p n i s s i 锄b l u en a l l o p a n j c l e s ( n a n o p b ) a n dn 卸o - s t m c t i l r eg o | d ( n g ) n l mo n9 0 l de l e c 仃o d e f y ，t uw 鹬f 0 订n e do n9 0 l de l e 删e ( g e ) b ym e l f a s s e m b l e d m e t h o da i l dp bn a n o p a n i c l e sw e r ei m m o b i l i z c do nt h i o u r e am o d m e de l e c t r o d es u r f a c eb y e l e c t r 0 s 协t i ca d s o r p t i o n t h e nn 锄o - s 仃u c t u r eg o l d 蜘mw 蹈f o r r n e do nn 孤。一p b 厂r um o d m e d e l e c 仃0 d eb ye l e c t r o d e p o s i n o nm e t h o d ，a r i df l n a l l yt l l eh u m a i lc h o n o n i cg o n a d o 仰p h i n 锄t i b o d y ( a n t i - h c g ) 、v e 咒i m m o b i l i z e do n t om o d i 矗e de l e c 订o d e 1 1 1 ec h a r a c t e r i s t i c so ft h em o d i 行e d e l e c t f o d ea td i 疗奄r c n ts t a g e so fm o d m c a t i o nw 踮s t u d i e db yu s i n gc y c l i cv o i t a m m e n y ( c v ) 明d s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y ( s e m ) ，t h ep e r f o m 柚c c so ft l l e i m m u n o s e n s o rw e ms t u d i e di n d 咖1 u n d e ro p t i m a lc o n d i n o 工l s ，t i l er e d u c t i o nc u r r e mo ft l l e 哪p e r o m e t r i cr e s p o n s ew e r e 西南大学硕十学竹论文a b s t r a c t p m p o r t i o n a lt 0 廿1 eh c gc o n c e i l 仃a t i o ni n 佃or a n g e s 疗0 mo 2t o2 0m i u m l 粕d 钿n2 ot o7 5 0 m i u ，m lw i t had e t e c 石0 nl i m i t0 f o 0 7m i u m la tas i 印a 卜t 0 - n o i s ef a t i o0 f 3 ( 4 ) e m p e d i m e t r j ci m m u n o s e n s o rb a s e do l a y e r - b y - l a y e r ( l b l ) s e l f - a s s e m b i yo ft h i o u r e a f r u ) a n dg o i d 岫n o p a n i c i 鹤( a 0 - a u ) 仰g o l de l e c t m d e a ni m p e d i m e t r i ci m m 叫o s e n s o rb a s e do n1 a y e r b y - l a y e rs e l f - a s s e m b l yo f t h i o u r c a ( t u ) a i l dg o l d n a f l o p a 币c l 嚣( n 锄0 a u ) o ng o i de i c c 们d ef o rd e t e c “o no fa - l f e t o p r o t e i n ( a f p ) h 器b e 锄 d e v e i o p e d 1 1 1 i o u r e aa 托f o n l l e do n9 0 1 de l e c i r o d e ( g e ) b yt h es e l s e m b i e dm c t t l o d 蛐dt 1 1 i o u r e a 盯ef i l n c t i o n a l i z e dw i t hn h 2 彻dc 锄b ee 鹊i l ya b s o r b e d9 0 1 dn a n o p a n i c l eb yc h a r g e d - n h 2g r o u p s o nt l eg o l de l e c 仃0 d es u f a c e ，w h i l e9 0 1 dn a l l o p 跚t c l ec h a 唱c dn e g a t i v e l y 越ar e s u j to ft h e a d s o 叩t i o no fc i 订a i ei nt h ef 曲r i c a t i o np r o c e s sc 衄b ee a s i l ya b s o r b e db yt 1 1 i o u 化at of o n l ll a y e r e d ， o r d e r e d ，a r l de l e c t r o a c t i v em u t i l a y e rn l m s n 种0 - a uh a sa1 a 唱es u r f k ea r e at oi n c r e a s et 1 1 e i m m o b i l i z a t i o na r n o u mo f 锄t i b o d y t h e n ，w ec o u l dm o n t o rt 】1 ev a r i a t i o no fe l e c 仃o c h e m i c a i i m p e d a n c er c s p o n s et od i 扎c c tt h ea n t b o d y - 卸t i g e ni n t e 珀c t i o n c o m p a f e dw i t l lt h e 瑚o a u ，t u m o n o i a y 盯f i l m s ，l l l e n a n o - a u 厂r u ) ”m u l t i l a y e rf i l m sh 如v e r a la 船a c t i v ea d v 锄诅g e s ，s u c h 嬲h i g h e l e c n d a c 廿v i l ya n dh i g hs t a b i l i t yw h i c hc o n 仃i b u t et o 1 eh i g hs e t l s i t i v i t y ，g o o dl i n e 州t ya n da i 试l o n g i i f et i m eo f t i l ep r o p o s e di m m u n o s e n s o r u n d e ro p t i m a lc o n d i t i o 船，t 1 1 e1 0 9 撕t ho f i m p c 出m c ew 嬲 p r o p o n i o n a l t ot h ea f pc o n c e n t r a t i o ni nt h er a n g ef r o m5 0t o3 0 0 on m l w i t had e t c c t i o n1 i m r to f 1 7 n g ，m l k e y w o r d s ：a m p e r o m e t r i ci m m u o s e n s o r ；i m p e d i m e t r i ci m m u n o s e s o r ； t h i o u l _ e a 口u ) ；g o l dn a n o p a r t i c l e s ( n a n o a u ) v 独创性声明 学位论文题目：基王纳苤垒垡担羞戴篮鲍电丝堂鱼疰笾盛墨鲍叠究 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者：馨橐 签字日期： 上8 年年月弓。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 专回 学位论文作者签名：粜泉导师签名：沙p 7 签字日期：2 8 年年月；d 日签字日期：z 多年d 月，日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话：f2 邮编： 西南大学硕十学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 免疫传感器的简介 免疫在医学、生物学方面的概念是机体免疫系统对抗原物质的一种生物学应 答过程，其生理功能是识别和排除抗原等异性物质，以维持机体的生理平衡与稳 定。抗体是人和高等动物免疫系统产生的一类能与侵入机体的抗原异物发生特异 性结合的球蛋白。抗原是一种能够诱导免疫应答、激活免疫系统产生抗体的物质。 抗原抗体结合的特点是：特异性结合、结合具有可逆性、结合常数很高、结合具 有阶段性【1 ，2 1 。免疫分析法3 5 1 是基于抗原与对应抗体之间高度选择性反应而建立 起来的一类分析方法。免疫传感器是将电化学分析方法与免疫学技术相结合而发 展出来的，利用抗体的抗原识别功能和抗原结合功能构成的具有快速、灵敏、选 择性高、操作简便等特点的生物传感器。免疫传感器的工作原理和传统的免疫测 试法相似，即抗体通常被固定在膜上或固定在电极表面上，固定化抗体识别和他 相对应的抗原形成稳定的复合体。在膜上或电极表面形成的抗原抗体复合体，会 引起膜电位或电极电位的变化，从而来检测样品中的抗原。利用这种现象可构成 免疫传感器嘲。因此，以基于抗原抗体的特异性结合的免疫分析技术为基础而发 展起来的免疫传感器，已广泛地应用在临床、医学、生物、化学、环境、农业、 工业、分析等领域引。免疫传感器不同于酶传感器，它可以选择的检测出蛋白 质或肽等高分子，这是它的最大特点，这种选择性显然是由于抗体的作用。已研 制了很多种免疫传感器，都表明抗体的识别抗原功能用于生物传感器是有效的。 1 2 免疫传感器的分类 免疫传感器按换能器分为光化学免疫传感器、压电免疫传感器、热传导免疫 传感器、电化学免疫传感器。 1 2 1 光化学免疫传感器 光化学免疫传感器是测量免疫反应后引起的光学信号变化量的一类传感器。 包括表面等离子体( s p r ) 、紫外、荧光、化学发光、拉曼散射、光声等免疫传感 器；表面扫描免疫传感器，如原子力显微镜技术( a f m ) 【1 9 】，光免疫传感器具有很 高的传输信息容量，检测安全、信号稳定等特点，但另一方面使用的仪器和药品 价格昂贵。 1 2 2 压电免疫传感器 是以压电晶体( 材料) 为基体而制成的高灵敏度质量响应特性的体声波传感 西南大学硕十学能论文第1 章绪论 器【2 0 也肌。压电晶体的频率变化与质量变化成正比，并符合如下关系：f = c 。f 2 m a ，具有结构简单、价格低廉、检测下限低等特点；但易受外界因素如电 磁场、溶液密度及粘度、流变特性等影响；存在着准确度难以保证等缺陷。 1 2 3 热传导免疫传感器 是基于利用热电堆( t h e m i s t o r s ) 来测量化学和生物反应中热量变化的原理 而制成的传感器【2 4 ，2 5 1 ，同样具有结构简单、价格低廉等特点，但检测灵敏度较低， 因此，到目前为止所报到的热传导免疫传感器研究工作较少。 1 2 4 电化学免疫传感器 电化学免疫传感器是基于抗原一抗体反应的，可进行特异性的定量或半定量 分析的自给式的集成器件，其中抗原抗体是分子识别元件，根据电化学检测的信 号不同，电化学免疫传感器可分为电位型、电流型、电导型和电容型免疫传感器。 传感元件直接接触并通过传感元件把某种或者某类化学物质浓度信号转变为相应 的电信号。 1 2 5 电流型免疫传感器 电流测量式免疫传感器在生物免疫传感器中占有重要的地位，代表了生物传 感器中高度发达的领域，已有部分产品商品化。电化学的安培测定是在恒电位( 电 势) 下，电子从具有氧化还原特性的分子流向或流出电极，形成的电子流是一个动 态过程，其大小可用三电极系统测量，即工作电极用来承载电化学反应；参比电 极用来控制工作电极的工作电位；对电极用于从参比电极上获取电流。实际操作 中可采用两电极系统，即将工作电极用做虚拟的参比电极。电流测量法具有操作 简单、仪器价格低廉、准确度较高和测量快速等优点，促使人们努力的发展竞争 性和非竞争性电化学免疫传感器【2 6 ，2 7 1 。1 9 7 9 年a i z 嘲，a 第一次报导了检测免疫化学 反应的电流测量式传感器，用于检测人绒毛膜促性腺激素。在该系统中，h c g 单 克隆抗体被固定在氧电极膜上，过氧化氢酶标记的h c g 和样品中的h c g 竞争并与 之结合，前者与固定抗体结合后可催化氧化还原反应，产生电活性物质，从而引 起电流值的变化，检测人绒毛膜促性腺激素( h c g ) 。后来，r e i l l l e b e r g 等又用酶联 免疫吸附试验及多分析电流免疫传感器先后检测了茶碱、因子相关抗原、a l 酸糖 蛋白、促卵泡激素( f s h ) 与黄体生成激素( l h ) 等人体血清中的生物活性物质，为该 类传感器在医学等领域里的应用进一步拓宽了道路。1 9 9 2 年吕鸣祥用醋酸纤维膜 共价耦联h c g 抗体，采用夹心法检测h c g ，线性范围达到5 2 5 0 0 u 几，这种膜性能 稳定、机械强度好，为电流型免疫传感器的商品化提供了可能。由于抗原一抗体 2 西南人学硕十学付论文第1 章绪论 生物分子本身不具备电活性，电流型免疫传感器一般需要标记的抗原抗体，标已 物一般用酶，最常用的标记酶有碱性磷酸酶、辣根过氧化氢酶、葡萄糖氧化酶、 尿素水解酶等。酶标物中的酶催化其底物反应生成电活性物质，在电极上通过氧 化或还原加以检测。 1 2 6 阻抗型免疫传感器 阻抗分析是一种有效的监测修饰电极表面特性的方法【2 8 ，捌，电极的性质以及 双电层结构影响电极界面的电荷动力学迁移过程。法拉第阻抗测量电路图如图所 示，包括有电解质溶液的阻抗风，w a r b u r g 阻抗z 。，双电层电容cd l ，以及界 面电子传导阻抗r 。r s 和z w 表示的是溶液中电解质及氧化还原探针的扩散性 质。双电层的电容取决于未修饰的金电极的电容c a u 和修饰层引起的电容的变化 c 。o d 。双电层的电容可用下式表示。 lll _ - - 一 c 田c c 诚 一【 c 喇 = 一h 卜_ c uc m o d 屯= 二= 薹卜一= t 互= 羔王卜一叫互! ! 受一 r c tr a r m o d 通过生物材料和有机层修饰后的金属表面双电层电容下降。 民。阻碍了氧化还原探针在电极界面的电子传导，因此对电极表面的绝缘修饰 阻碍了界面电子传导并引起阻抗的增加，电极的阻抗可以表示为：k = l h 。+ l h o d i h 。、r 。o d 分别表示在可溶性的氧化还原探针溶液中，未经修饰的电极的阻抗和通 过修饰层改变的阻抗值。典型的法拉第阻抗包括半圆部分和直线部分。在高频区 获得的半圆部分对应的是电子传导极限过程，而在低频区获得的直线部分则是扩 散的电子传导过程。心。为半圆的直径即在电极表面电子传导的阻抗。 在电极表面吸附或沉积绝缘物质可以改变界面的电子传导( 电容和电阻) 。近 年来有不少通过阻抗变化来表征的生物传感器，w i l l n e r 3 1 】等考察了抗原抗体免 疫反应以及d n a 反应时阻抗变化，并通过沉积不溶物到电极表面来放大反应时阻 抗信号的变化，检测霍乱病毒可达1 o 1 0 。1 3m 0 1 l 。d e s i l v a l 3 2 j 等通过阻抗的方法 西南大学硕十学位论文第1 章绪论 探讨了葡萄状球菌肠毒素b 及其抗体在超薄铂层上的反应。 1 2 7 电位型免疫传感器 电位型免疫传感器是基于离子选择电极原理而发展起来的【3 3 ，川。将生物识别 反应转换为电信号，该信号与生物识别反应过程中产生或消耗的活性物质浓度对 数成正比，从而与待测物质浓度的对数成正比，其关系遵循能斯特方程：e = e o + r 剧z f l g 。电位型离子选择电极的选择性渗透离子导电膜可设计成与待测离子相 关的产生电位信号的敏感膜，测试在电流为零的条件下进行。电位型免疫传感器 的不足之处是：较低的信号噪声比；线性范围窄：与i s e 相联系的免疫传感器不 可避免地要受到其他离子的影响。 1 2 8 电导型免疫传感器 电导免疫传感器是基于检测换能器( 电极) 与溶液之间的导电性变化而建立 的【3 5 3 8 】。因为许多化学反应都产生或消耗多种离子体，从而改变溶液的的总导电 率，因此电导测量法可大量用于化学系统中。y a g i u d a 口9 】用电导法测定了尿中的吗 啡，解决了原来吗啡测量设备昂贵、费时、麻烦的问题。d i i k s i n a m 】用交流阻抗法 测定了t 干扰素，下限达到0 0 2 彰m 1 。但是电导法易受被测样品离子强度和缓冲 液容积的影响，并且难以克服非特异吸附。 1 2 9 电容型免疫传感器 电容型免疫传感器建立在双电层理论上的一种高灵敏非标记型免疫传感技 术。当金属电极与电解质溶液接触在电极溶液的界面存在双电层。蛋白质分子是 一类分子量极大极性小的生物分子，当它吸附到电极表面时会显著降低电极溶液 界面电容，电容型免疫传感器就是基于将抗体固定在电极表面，当抗原抗体在电 极表面复合时，界面电容相应地降低，根据此可以检测抗原的量。 1 3 免疫传感器的应用及发展趋势 免疫传感器己广泛地用于医学临床诊断、环境监测和食品工业等领域，获得 了良好的可检测性。在国外，免疫传感器己被用于多种物质的测定，如除草剂、 苯酚、人尿中的刺激性药物、i g g 、i g m 、v i i i 因子相关抗原、血清载脂蛋白、h c g 、 牛血蛋白( 如牛血红蛋白、牛血清白蛋白) 、人细胞( 如红细胞、粒细胞和t 淋巴 细胞) 、病毒( 如肝炎病毒) 、血清h i v 特异性抗体和血管内皮生长因子( v e g f ) 等。我国学者也将免疫传感器的应用扩展到一些新的领域。如c 1 型葡萄球菌肠毒 素、c 2 型葡萄球菌肠毒素、胰岛素、人体纤维蛋白、甲胎蛋白和日本血吸虫抗体 等。 4 两南大学硕十学位论文第1 章绪论 各种生物传感器中，免疫传感器最大的优点就是特异性高、操作简便、设备 简单，因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来，传统的检测方法 的价格就比较昂贵。 功能多样化：未来的生物传感器将进一步涉及医疗保健、疾病诊断、食品检 测、环境监测、发酵工业的各个领域。目前，生物生物传感器研究中的重要内容 之一就是研究能代替生物视觉听觉和触觉等感官器官的生物传感器，即仿生传感 器。 微型化：随着微加工技术和纳米技术的进步，可更新传感器的制作，使之便 于携带，能够满足野外或现场采样测定的需要；便于在体监测：便于降低成本。 有关电极的更新问题，可以选择合适的解离剂将参与结合反应的抗体、抗原或整 个复合物从电极上解离，或是考虑制作固体化免疫电极【4 2 1 。 智能化与集成化：未来的生物传感器必定与计算机紧密结合，自动采集数据、 处理数据，更科学、更准确地提供结果，实现采样、进样、结果一条龙，形成检 测的自动化系统。同时，芯片技术将越来越多地进入传感器领域，实现检测系统 的集成化、一体化。 适于非极性物质的检测：在环境监测中，很多杀虫剂、除草剂为非极性物质， 样品含量低，如何对这类物质进行高灵敏的检测这几年研究较多【4 3 ，“。 实现多样品多组分自动化检测：这方面的报道在2 0 世纪9 0 年代中、后期比较 多4 6 1 。新近，g o n z a l e z m a n i n e z 【4 7 1 讨论了只用一种标记物，一支电极，对三组 分在线分析，但是过程十分