导读:本文包含了化学与生物传感论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献，主要关键词:传感器,生物,化学,光电,电化学,核酸,离子。
化学与生物传感论文文献综述写法
本刊编辑部[1]（2019）在《基于空间分辨的光电化学生物传感新方法及肿瘤标志物多元分析研究》一文中研究指出我校化学化工学院曹俊涛博士2018年获批国家自然科学基金面上项目:基于空间分辨的光电化学生物传感新方法及肿瘤标志物多元分析研究,项目编号:21874115.光电化学(PEC)检测由于灵敏度高、装置简单、易于微型化等优点备受关注,近年来进展迅速.然而,目前的PEC检测主要是基于单信号响应模式,方法的多(本文来源于《信阳师范学院学报(自然科学版)》期刊2019年04期）
闫婷婷[2]（2019）在《卟啉金属有机框架复合物的组装与电/光电化学生物传感》一文中研究指出MOFs作为一种多孔晶体材料,具有比表面积大,孔隙率高,孔尺寸可调且易于功能化等优点,被广泛研究与应用。尤其在生物传感方面,其良好的光电性能,化学稳定性和易于生物功能化等特点,使其在检测、成像和治疗等方面具有独特的优势。其中,应用具有仿生性质的卟啉分子作为配体的卟啉MOFs,不仅具有卟啉分子的光电活性,又拥有MOFs的诸多优点,展现出很好的光电性质,应用前景更加广阔。本论文基于卟啉MOFs的高孔隙率和光电化学活性,进行负载催化中心金属纳米粒子或敏化半导体,用于生物传感分析检测,具体包括以下两部分:1、DNA Walker诱导构型变化桥连信号探针Pd NPs/MOF用于级联信号放大的电化学生物传感本工作提出了一种基于卟啉MOF复合物和DNA walker的级联信号放大策略,并用于电化学生物传感。比表面积大且孔隙率高的卟啉MOF(PCN-224)为负载Pd NPs提供了良好的机会,既避免了Pd NPs的聚集,又提高了PCN-224的电催化活性。用链霉亲和素(SA)生物功能化后构建为Pd/PCN-224-SA信号探针,可高效电催化NaBH4从而实现多电子转移的信号放大输出。同时,用含有SA适配体序列的发夹DNA作为轨道链,封闭的swing arms链作为摆臂链,构建基于DNA walker的生物传感器。加入的目标DNA通过链取代反应与封闭链杂交,释放出摆臂链,摆臂链与轨道链结合形成切割内切酶的识别位点,剪切后释放出s摆臂链,如此循环往复,实现了多信标分子释放的信号放大,同时剪切后的发夹DNA构型发生变化形成SA的适配体,从而通过特异性生物识别作用与信号探针Pd/PCN-224-SA上的SA结合,将其引入到电极上以得到增强的电化学信号,实现级联信号放大的传感策略。该电化学生物传感器有良好的分析性能,如检测范围宽(6个数量级),检测限低达飞摩尔级且具有很好的单碱基错配识别能力,并在实际样品检测分析中展现出很好的可行性。本工作基于卟啉MOF复合物和DNA walker的级联信号放大策略为电化学生物传感器的构建提供了一种新的策略。2、基于卟啉MOFs敏化半导体光阴极的光电化学生物传感本工作将集卟啉与MOFs优点于一体的卟啉MOFs作为敏化剂用于敏化宽带隙的ZnO,构建了光阴极光电化学生物传感器。通过卟啉MOF上丰富的配位基团与ZnO的配位作用,成功制备了ZnO/PCN-224复合物。该复合物中含有卟啉配体的PCN-224具有窄的能带隙且对可见光响应,而ZnO能带隙较宽且仅对紫外光响应,所以复合后可以扩大光谱吸收范围,提高光能利用率。同时,被光激发的PCN-224会将电子转移到导带能级较低的ZnO半导体上,从而电子通过ZnO的导带传递给电子受体O2产生O2·-,加速了电荷转移,提高了电子空穴分离效率。此外,具有合适能级的电子给体可以通过消耗空穴抑制电荷复合过程来增强光电流,由此我们选择了能级介于PCN-224的HOMO与LUMO之间的多巴胺和抗坏血酸进行光电测试,结果表明电子给体检测物可以消耗空穴,抑制PCN-224光电子空穴的复合,从而使更多的电子占据到PCN-224的LUMO上,相应的其电子受体可以获得更多的电子,最终提高了光阴极电流,实现了高灵敏的光电生物分析检测。该光阴极生物传感器合适的能级匹配及有利于多巴胺等分子富集的MOF高空隙率和可调控的结构,为卟啉MOFs在敏化和光电化学生物传感领域提供了一种新的方法。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-18）
薛诗凡[3]（2019）在《基于稀土/核酸化学作用的荧光生物传感新方法设计及应用研究》一文中研究指出稀土离子荧光生物传感器的设计及其应用成为当前国内外的研究热点。相较于其他荧光物质,稀土离子具有独特的光谱特性,如大的斯托克斯位移、长的荧光寿命、狭窄的发射峰,以及较宽的发射谱带,从近紫外区到红外区。这些特点使得稀土离子荧光生物传感器可以消除背景荧光的干扰,减少与其他峰的重迭面积,同时采用时间分辨荧光分析方法,实现高灵敏度、高选择性的检测。开发新型的稀土离子荧光生物传感器,对于疾病早期诊断、食品安全和环境科学等领域而言是一项重要内容。本文以基于稀土离子和核酸化学作用的荧光生物传感新方法的设计及应用研究为研究目标,通过利用不同核酸及核酸类似物对不同稀土离子的敏化作用,制备一系列稀土/核酸配位聚合物,构建操作简单、多功能化、多种靶标同时检测的稀土荧光生物传感器,通过时间分辨模式和模式识别等方法,实现氨基酸、金属离子、硫醇化合物以及环境参数等检测,为疾病早期诊断及临床治疗、环境监测与保护和生化分析等重要领域提供了新的策略。具体来说,本论文包括以下六个部分:第一章绪论本章主要介绍了稀土荧光生物传感器的荧光特点及核酸配位的稀土聚合物构建原理。着重介绍了时间分辨荧光模式和模式识别阵列式两种模式下,基于稀土/核酸配位聚合物的荧光生物传感器的制备及在生化分析领域的应用。第二章基于鸟苷酸/铽配位聚合物与铜离子自组装的时间分辨荧光生物传感器及逻辑体系设计在许多重要的生命活动中,半胱氨酸(Cys)和组氨酸(His)扮演着不可或缺的角色。过多的Cys会导致阿兹海默症和心血管疾病,而His在组织的生长修复以及金属离子在生命体的传输过程中都不可缺少。因此同时检测半胱氨酸(Cys)和组氨酸(His)具有重要意义的。在本工作中,我们首次设计合成了一种新型的铽离子配位聚合物与铜离子自组装的时间分辨荧光生物传感器体系(Tb/GMP-Cu~(2+))。其中,鸟苷酸(GMP)可以与铽离子(Tb)自组装形成超分子配位聚合物(Tb/GMP),具有很强的绿色荧光;当加入Cu~(2+)后,Tb/GMP荧光被淬灭。把Tb/GMP-Cu~(2+)作为一个时间分辨荧光生物传感器,当再加入Cys或His后,Tb/GMP-Cu~(2+)荧光又会恢复;之后我们通过引入N-马来酰亚胺(NEM)和Ni~(2+)分别作为Cys和His的掩蔽试剂,构建一个逻辑门体系用“turn on”时间分辨荧光的方法实现了Cys和His的分别检测。另外,该方法还可以用在大鼠血清样品中实现Cys和His的检测,得到了很好的回收率,表明了Tb/GMP-Cu~(2+)时间分辨荧光生物传感器良好的选择性和在实际应用中巨大的潜力。第叁章基于5′-核黄素磷酸钠/铕配位聚合物的多功能化荧光传感器构建及对物理、化学刺激的双响应在本工作中,我们通过自组装的方式制备得到了一种新型的刺激响应的荧光聚合物。此聚合物以5′-核黄素磷酸钠(RiP)作为配体,铕离子(Eu~(3+))作为螯合配体的中心金属离子。其中RiP作为刺激响应的信号指示单元,得到的多功能化RiP/Eu~(3+)配位聚合物(RiP/Eu~(3+)CPs)对物理刺激和化学刺激均有响应,可以作为一个荧光生物传感器实现对双刺激的响应。对于化学刺激,2,6-吡啶二羧酸(DPA)是一种炭疽杆菌标志物,其与Eu~(3+)之间有更强的结合力,能够通过竞争反应从RiP/Eu~(3+)CPs中攫取出Eu~(3+),导致RiP释放从而用荧光恢复的方式实现对DPA的高灵敏高选择性检测,检出限为41.5 nM。密度泛函理论(DFT)也证实了DPA检测响应的原理。对于物理刺激,此智能的RiP/Eu~(3+)CPs可以作为新型的温度传感探针实现10℃-40℃的检测。这是基于温度升高破坏RiP与Eu~(3+)之间的结合,导致RiP/Eu~(3+)CPs的解聚从而实现RiP的荧光恢复。本工作建立了一个高效的平台,通过使用稀土掺杂的纳米尺度配位聚合物(LNCPs)构建多功能化传感器实现化学和物理刺激的同时检测。第四章基于单链DNA/铽的模式识别阵列传感器构建及时间分辨荧光和荧光寿命双模式的大规模金属离子识别分析本次工作中,第一次报道了一种单链DNA结合铽离子(Tb)的模式识别阵列体系,其中采用叁段不同长度、富含鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)的单链DNA敏化稀土铽离子组成荧光模式识别阵列传感器(DNA/Tb)用经济简单的方法实现了对大规模金属离子的响应,几乎覆盖了整个元素周期表。富含鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)的单链DNA作为天线配体敏化稀土Tb使其发光,并作为金属离子响应单元,由于金属离子与DNA之间的相互作用可以改变DNA对Tb的天线效应从而使得DNA/Tb在不同金属离子条件下获得不同的时间分辨荧光信号以及荧光寿命,最终仅需使用叁个DNA/Tb无标记探针在时间分辨荧光分析方法(TRL)和荧光寿命分析方法下实现49种金属离子的区分和检测,包括碱金属,碱土金属,过渡/后过渡金属和稀土离子。同时49个未知金属离子的盲测实验也证明了DNA/Tb模式传感器的识别能力。该方法还实现了河水中的金属离子的半定量检测。开辟了基于DNA-分子间相互作用的研究方向,实现在不同领域的传感应用。第五章基于单链DNA/铕的多功能化时间分辨模式识别阵列传感器的构建及金属离子和生物硫醇的区分和检测在本章工作中,我们研究单链DNA(ssDNA)与稀土离子Eu~(3+)之间的化学作用。我们首次发现富含胞嘧啶和胸腺嘧啶的ssDNA(C_(16),T_(16))可以作为有效的天线配体敏化稀土离子Eu~(3+)使其发光。荧光寿命,圆二色光谱,等温量热滴定(ITC)等表征手段系统验证了Eu~(3+)与ssDNA之间的作用方式。正是由于这种序列依赖的性能,这种长寿命的免标记的通用性Eu/ssDNA生物传感器可以进一步开发成为模式识别体系用于时间分辨荧光传感检测(TRL)。金属离子与ssDNA的相互作用会直接影响ssDNA对Eu~(3+)的天线配体效应,使得Eu~(3+)的荧光发生改变,而此荧光信号可以作为模式识别的信号。结果发现,仅需两个Eu/ssDNA免标记的TRL探针即可通过主成分分析(PCA)实现17种金属离子的区分和检测。另外,巯基化合物可以与金属离子结合可以调控最开始被金属离子改变的Eu/ssDNA的荧光。基于此,我们用Eu/ssDNA与金属离子自组装重新构建了一个由四个免标记探针构建的TRL模式识别体系实现了八种巯基化合物的区分和检测,以及不同浓度下半胱氨酸的手性区分。此外,该方法也实现了在生物体液中巯基化合物的检测,验证了该方法的实用性。第六章总结与展望本章总结了本论文研究的意义和主要内容的创新特色之处,并阐述了今后本研究方向的展望与设想。(本文来源于《华东师范大学》期刊2019-05-01）
邢珂[4]（2019）在《杂原子掺杂碳点的制备及其在化学生物传感中的应用研究》一文中研究指出碳点(Carbon dots,CDs)是一类尺寸小于10 nm的荧光纳米颗粒,因其独特的荧光特性、良好的生物相容性和较高的稳定性,成为生物医学和传感应用的明星材料。因为有大量廉价的碳源可供选择,所以碳点的成本比较低廉,相应的制备工艺也较为简单。研究者们通过对碳点表面功能化,以获得对分析物的特异性和灵敏性响应,用于传感和生物医学研究。目前对碳点表面功能化的手段有将杂原子掺杂到碳点中,调整碳点的电子性质,从而改变碳点在最低未占据分子轨道(LUMO)与最高占据分子轨道(HOMO)之间的电子跃迁能力,增强碳点的光致发光性能。本论文结合杂原子掺杂碳点与光学传感技术的优势,开展了一系列研究工作,具体的内容如下:1.基于氮/磷共掺杂碳点构建的荧光“turn-off”型传感方法检测叁价铁离子(Fe~(3+))。氮/磷共掺杂碳点表面连接有丰富的磷酸基团,Fe~(3+)离子可与磷酸基团结合形成Fe-O-P键,使得氮/磷共掺杂碳点的荧光信号被Fe~(3+)离子高效地猝灭,由此构建基于氮/磷共掺杂碳点的荧光“turn-off”型传感方法用于Fe~(3+)离子的检测。该方法的线性范围为1-200μM,检测限为0.10μM,检测时间仅为30秒,同时具备经济环保和操作简单的优势,在生理和病理学研究中展现出一定的潜力。2.基于硅/氮共掺杂碳点构建的荧光“turn-on”型传感方法检测抗坏血酸(AA)。本章以硅/氮共掺杂碳点(Si,N-CDs)为信号指示剂,二氧化锰片层(MnO_2)为猝灭剂,硅/氮共掺杂碳点可负载到表面带负电荷的二氧化锰片层上,形成Si,N-CDs@MnO_2复合体,导致硅/氮共掺杂碳点的荧光信号逐渐减弱。此外,硅/氮共掺杂碳点的荧光发射光谱与二氧化锰片层的吸收光谱有部分的重迭,因此为荧光共振能量转移机制的发生提供了一个良好的平台。当向复合体系中引入还原性的AA时,二氧化锰片层被还原为Mn~(2+)离子,硅/氮共掺杂碳点的荧光信号恢复。该方法基于硅/氮共掺杂碳点构建的荧光“turn-on”型传感方法实现对AA的检测,检测限为0.102μM,并于维生素C咀嚼片中成功地检测到AA,展现出一定的应用前景。3.基于氮掺杂碳点构建的荧光“turn-on”型传感方法检测多巴胺(DA)。DA作为常见的化学还原剂,其表面上连接的邻二酚羟基基团具有较强的供电子效应,可改变氮掺杂碳点的推-拉电子体系,导致氮掺杂碳点荧光性能的变化。基于氮掺杂碳点构建的荧光“turn-on”型传感方法可实现对DA的灵敏性和特异性检测,检测限低至33.3 nM,且在人体尿液和胎牛血清样品中也可对DA进行测定,在神经母细胞瘤细胞中也可实现外源性DA的检测。(本文来源于《郑州大学》期刊2019-05-01）
王冰[5]（2019）在《基于铋基功能化纳米复合物及新型信号放大策略的光电化学生物传感方法构建及应用》一文中研究指出光电化学(photoelectrochemical,PEC)生物分析是基于PEC过程和生物识别过程建立起来的一种新的分析方法,具有灵敏度高、成本低、设备简单、易于小型化等优点,引起了人们极大的兴趣。随着对灵敏生物分析的需求不断增长,探索开发有效的方法来显着改善传感器的分析性能至关重要。性能优良的光敏材料和新的信号放大机制的结合将会是满足上述生物分析要求的一种有效策略。本论文合成了具有优良光电性能的叁元Bi_2S_3/Ag_2S/TiO_2纳米管阵列(NTs)和双Bi系异质结等纳米材料,在此基础上,创新性地引入酶辅助电子供体消耗模式、酶催化电子供体生成策略、光生空穴诱导化学氧化还原循环放大(RCA)机制、PEC-化学-化学(PECCC)RCA机制、能量转移(ET)、空间位阻等系列信号放大技术,构建了灵敏检测癌胚抗原(CEA)、肌红蛋白(Myo)等生物标志物的PEC传感新平台,并开展了生化分析应用研究,为疾病标志物的灵敏检测提供了新路径。主要创新点和研究内容如下:1.电子供体消耗型光电化学生物传感器的构建及癌胚抗原高灵敏检测合成了叁元Bi_2S_3/Ag_2S/TiO_2 NTs,并首次将抗坏血酸氧化酶(AAO)催化氧化抗坏血酸(AA)这一生物过程引入PEC生物分析。通过AAO对AA(电子供体)的消耗与二氧化硅(SiO_2)的位阻效应双重猝灭PEC信号,构建了新型的检测癌胚抗原(CEA)的PEC生物传感平台。相对于单一光敏材料,叁元Bi_2S_3/Ag_2S/TiO_2 NTs表现出了更强的光电响应。AAO对电子供体AA的催化氧化,减少了体系中AA的含量,大大降低光电流。作为该传感器信号变化的关键因素,CEA与标记了适配体和AAO的功能化SiO_2探针竞争性的结合,显着增强了光电流。该方法实现了CEA的高灵敏检测,线性范围为0.1 pg/mL-10 ng/mL,检出限(LOD)为0.03 pg/mL。将此方法成功应用于人血清样品中CEA的检测,与信阳市中心医院结果吻合,加标回收率在90.0%-110.0%之间,相对标准偏差(RSDs)不超过4.7%。2.基于Bi_2S_3/Bi_2Sn_2O_7异质结的光生空穴诱导型氧化还原循环:一种通用的分裂式光电化学免疫分析方法首次将酶催化生成电子供体模式与光生空穴诱导化学RCA机制巧妙结合,在异质结光电极与分裂式策略的基础上构建了灵敏的PEC免疫分析。原理如下:碱性磷酸酶(ALP)催化生成AA,AA与Tris[2-羧乙基]盐酸膦(TCEP,还原剂)构成氧化还原循环,新型Bi_2S_3/Bi_2Sn_2O_7异质结和心肌梗死标志物Myo分别作为光电极与目标物。通过免疫反应引入的ALP催化酶底物水解,生成AA;在检测池中,AA先被Bi_2S_3/Bi_2Sn_2O_7异质结上的光生空穴氧化,而后通过其氧化产物(脱氢抗坏血酸)与TCEP的反应再次被生成。如此循环产生了信号放大作用,实现了对Myo的高灵敏检测,线性范围为4.0×10~(-13)-1.0×10~(-7) g/mL,LOD为1.0×10~(-13) g/mL。此方法成功用于人血清样品中Myo的分析,与信阳市中心医院结果相符,加标回收率在88.0%-110.0%之间,RSD不大于5.5%。该工作具有通用性,将有效扩展基于RCA机制的PEC免疫分析的应用。3.光电化学-化学-化学氧化还原循环信号放大:一种新型光电化学生物分析方法的设计及肌红蛋白超灵敏检测信号放大对于实现超灵敏的PEC生物分析至关重要。探索简便有效的多重信号放大策略具有非常大的吸引力。提出了PECCC氧化还原循环概念,通过超灵敏PEC生物分析证明其可以作为一种新的信号放大途径。在Bi_2S_3/Bi_2WO_6光电极的基础上,通过夹心免疫法酶催化生成AA(信号物质),并结合涉及二茂铁羧酸(氧化还原介质)、AA、TCEP(还原剂)的PECCC氧化还原循环。以Myo作为目标物,该方法可以使AA有效再生,从而产生信号放大,实现了超灵敏的分裂式PEC免疫分析。线性范围为1.0×10~(-13)-1.0×10~(-7) g/mL,LOD为3.0×10~(-14)g/mL。此方法成功测定了人血清样品中Myo的含量,加标回收率在80.0-103.1%之间,RSDs在6.0%以内。该工作首次对PECCC氧化还原循环进行了研究,为基于氧化还原循环的PEC生物分析开辟了新路径。4.Ru(NH_3)_6~(3+)/Ru(NH_3)_6~(2+)介导的氧化还原循环:一种实现超灵敏光电化学免疫检测的叁重信号放大策略首次报道了一种Ru(NH_3)_6~(3+)/Ru(NH_3)_6~(2+)介导的PECCC RCA策略并用于新的分裂式PEC免疫分析,实现了叁重信号放大。构建过程如下:通过夹心型免疫反应ALP标记物被固定在界面上,ALP将4-氨基苯基磷酸盐转化为信号物种4-氨基苯酚(AP),随后,AP在检测缓冲液中与氧化还原介质Ru(NH_3)_6~(2+)和还原剂TCEP相互作用。光照下,Ru(NH_3)_6~(2+)首先被Bi_2S_3/BiVO_4光电极上的光生空孔氧化生成Ru(NH_3)_6~(3+),随后通过氧化产物与AP的反应再生,同时AP由产物对苯醌亚胺与TCEP的反应再生。以白细胞介素-6(IL-6)为分析对象,这一Ru(NH_3)_6~(3+)/Ru(NH_3)_6~(2+)介导、AP参与的PECCC RCA与ALP催化放大技术相结合,实现了叁重信号放大,进而实现了IL-6超灵敏的PEC免疫测定。线性范围为5.0×10~(-15)-1.0×10~(-9) g/mL,LOD为2.0×10~(-15) g/mL。此方法成功测定了人血清样品中IL-6的含量,加标回收率在84.9-110.3%之间,RSD不大于7.6%。该工作为基于RCA的PEC生物分析方法的进一步研究提供了一个新的视角。5.CdS:Mn对Au纳米粒子的激子能量转移猝灭效应:一种高效的光电化学microRNA-21检测策略基于CdS:Mn掺杂结构与AuNPs之间的ET猝灭机制发展了一种高效的microRNA-21(miRNA-21)PEC生物检测方法。首先,在TiO_2 NTs的表面通过Cd~(2+)/Mn~(2+)和S~(2-)的连续离子层吸附与反应(SILAR)制备TiO_2-CdS:Mn复合结构,并以此作为固定发夹DNA的传感平台。CdS:Mn与AuNPs之间产生ET效应,发夹DNA与miRNA-21杂交后引起构型变化,二者结合用于检测目标物。没有miRNA-21时,固定的DNA以发夹形式存在;有miRNA-21时,发夹DNA与miRNA-21杂交,变成一个刚性、棒状的双螺旋结构,使AuNPs远离TiO_2-CdS:Mn电极表面,猝灭效应减弱,显着恢复光电流强度。该方法实现了miRNA-21的灵敏检测,线性范围为1.0 fM-10.0 pM,LOD为0.5 fM。此方法成功用于人血清样品中miRNA-21的测定,加标回收率在90%-103.3%之间,RSDs不超过6.3%。(本文来源于《信阳师范学院》期刊2019-05-01）
王红[6]（2019）在《基于铋基化合物的光电化学生物传感分析》一文中研究指出光电化学(PEC)分析是基于光激发下的光活性材料与待分析物之间的直接或间接相互作用引起光电流信号变化而建立起来的分析检测方法。PEC分析采取不同能量形式的激发和检测信号,具有灵敏度高、响应快速、成本低等优点。将PEC传感技术与生物分子识别过程相结合在未来生物分子检测中具有很大的应用潜力和实际价值,也受到了很多研究者们的关注。光活性材料是PEC分析中光电流产生和信号变化的关键,铋基化合物材料作为最近出现并具有良好性能的光活性材料已经引起了广泛关注,其中铋基化合物阳极PEC传感器发展迅速,但PEC阳极分析模式容易受体系中还原性物质的干扰,这限制了其在生物检测中的广泛应用。相反,PEC阴极分析模式具有良好的抗还原性物质干扰的能力。本文探讨了铋基化合物用于PEC生物传感器构建的现状和前景,并设计了叁种铋基化合物阴极PEC传感体系,实现了对多种目标物的检测。本论文的主要研究内容如下:1.基于目标物循环信号放大策略的新型无标记光电化学传感器检测赭曲霉毒素A基于铁氰化钾作为电子受体增大BiOI的阴极光电流建立了检测赭曲霉毒素A(OTA)的PEC阴极传感器。电极表面修饰的双链DNA(dsDNA)在界面处产生空间位阻和静电排斥作用,使BiOI电极表面铁氰化钾的通量降低,光电流减小。当OTA存在时,OTA与dsDNA中适配体的识别作用导致电极表面dsDNA的解离并进一步被RecJ_f核酸外切酶消化,消化后脱落的OTA又可以重新与dsDNA作用实现循环信号放大。最终电极表面的dsDNA离开电极,电极表面铁氰化钾的通量增加,阴极光电流增大。该信号增强和无标记型PEC适配体传感器除了具有操作简单,稳定性好,选择性高等优点外,通过改变特异性适配体类型还可以将此检测方法进一步拓展至其他目标物的检测。2.电极表面反应增强阴极光电流构建的高通量光电化学免疫传感器邻苯二酚(CA)可与BiOI表面的Bi~(3+)结合形成Bi-CA复合物,增强阴极光电流。另外,在NADH存在时,酪氨酸酶(TYR)可以催化氧化苯酚生成CA。基于此,设计了分离型阴极PEC传感器用于TYR活性的测定,并将TYR作为信号标记示踪剂进一步建立免疫检测体系,实现了对大肠杆菌O157:H7的检测。所构建的检测体系将生物反应与PEC检测有效的分离,不仅避免了固定化的生物分子对PEC信号传导的影响,还提高了传感器的通量,实现了更有效的检测。3.基于表面形成复合物的分离型光电化学传感器检测葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)可以催化底物葡萄糖-6-磷酸(G-6-P)的脱氢反应生成NADPH。而在NADPH存在下,对羟基苯甲酸羟化酶(PHBH)可以催化底物对羟基苯甲酸(PHBA)的加氧反应生成原儿茶酸(PCA)。基于PCA对Bi_2O_3电极阴极光电流的显着增强效果,将G6PD的催化脱氢反应与PHBH的催化加氧反应联用,实现了对G-6-P和G6PD的灵敏检测。该传感器具有简单,操作方便,特异性好,灵敏度高等优点,其检测G-6-P和G6PD的检测限分别为2.0×10~-99 M和2.5×10~-55 U/mL。(本文来源于《江南大学》期刊2019-05-01）
杨高霞[7]（2019）在《新型光电化学生物传感体系的构筑》一文中研究指出光电化学(PEC)分析技术是指基于PEC活性材料的光电转换特性确定待测物浓度的一类新兴分析方法。作为继承了电化学和光化学的分析优点的PEC分析法,已经与生物分析技术相结合而发展成为PEC生物传感器。在该传感器中激发源(光)和输出信号(电)是两种完全不同的能量形式,使得检测的背景信号很小且灵敏度高。与光学检测仪器相比,PEC检测装置简单,便宜且易于小型化,尤其是与传统的电化学或者光学方法相比,PEC生物传感器能识别复杂样品中的目标物,从而使它具有更优异的分析性能。然而,传统的PEC分析法在实际应用中仍面临一些问题,由于光照将不可避免的损害生物分子(固定的生物探针和捕获的目标物等),同时,生物分子对光的吸收或散射也能干扰信号;且与电化学分析方法类似,PEC分析法的样品孵育和信号监测是在同一片电极上进行,导致样品只能在给定的时间进行分析,这就使得PEC分析法通量较低。针对这些弊端,本文采用了分离式分析法构建了叁种PEC生物传感器,实现了对多种生物目标物的高灵敏度、高通量地检测。主要研究内容如下:1.基于沉积-溶解电子受体构建的分离式PEC免疫传感器本文通过在光电极表面上沉积和溶解电子受体MnO_2,开发了调节网状CdS阳极光电流强度的PEC生物传感器,基于这种沉积-溶解反应调节光电化学的行为,我们构建了检测大肠杆菌O157:H7(E.coli O157:H7)的分离式PEC传感平台。将抗菌肽Magainin I固定在微孔板上作为E.coli O157:H7的识别物,葡萄糖氧化酶(GOx)作为标记酶,通过在微孔板中催化O_2产生H_2O_2,溶解沉积在ITO/CdS电极表面的MnO_2,以此达到对E.coli O157:H7检测的目的。在最佳的检测条件下,对E.coli O157:H7的线性检测范围是10.0~5.0×10~6 CFU/mL,检测限为3.0 CFU/mL,达到了预期效果。2.基于量子阱增大阴极光电流机理构建的分离式PEC致病菌传感器本文利用液相法合成了水溶性的巯基乙酸修饰的硒化铅(PbSe)量子点(QDs)并将其修饰到氧化铟锡(ITO)电极上,制备了ITO/PbSe电极。Zn~(2+)可与电极上修饰的PbSe QDs进行离子交换形成ZnSe/PbSe/ZnSe量子阱(QW),促进电子-空穴分离,提高了ITO/PbSe电极的阴极光电流。以抗菌肽Magainin I为识别探针,开发出了一种分离式PEC检测E.coli O157:H7的方法,避免了生物分子固定在电极上阻碍PEC信号的传递,因而具有更好的检测效果。E.coli O157:H7的检出范围为10.0~5.0×10~6 CFU/mL,检测限为4.0 CFU/mL。3.基于量子阱增大阴极光电流分离式PEC适配体传感器本文开发了一种基于量子阱增大阴极光电流的无酶链置换信号放大分离式PEC传感平台,用于检测miRNA和癌胚抗原(CEA)。首先,使用T-Hg~(2+)-T(两种发卡结构H1-Hg~(2+)、H5-Hg~(2+)对应的目标物分别是miRNA、CEA适配体的部分互补DNA链(H4);其环部与目标物杂交)发卡结构作为探针,目标物与发卡结构结合释放Hg~(2+)。然后,辅助DNA H2(H6)(与H1(H5)完全互补配对)与DNA H1-miRNA杂交链(DNA H5-H4杂交链)结合释放目标物,触发另一个反应循环。释放的Hg~(2+)与体系中的CdS QDs进行阳离子交换释放Cd~(2+),Cd~(2+)再与电极上的PbSe反应形成CdSe/PbSe/CdSe QW结构后增大传感器阴极光电流。目标物的循环使用极大地放大了PEC信号,从而高灵敏地检测miRNA与CEA。在最佳实验条件下,本传感器对miRNA-21的检测范围是0.50~5.0×10~5 fmol/L,检测限为6.8×10~(-2) fmol/L;对CEA的检测范围是0.05~5.0×10~4 pg/mL,检测限为7.0 fg/mL。(本文来源于《江南大学》期刊2019-05-01）
陈莹[8]（2019）在《近红外发光金纳米粒子的表面化学性质调控及其生物胺分子传感与肿瘤成像研究》一文中研究指出金纳米粒子(AuNPs)具有表面易修饰性、稳定性及良好的生物相容性,在药物运输与疾病诊疗等生物医药领域受到极大的关注。发光AuNPs应用于生物成像避免了荧光标记等烦琐操作,具有无损、实时、高分辨等优势,在生物标记、生物分析、传感检测与生物成像等领域具有广泛的应用价值。超小AuNPs(<3.0 nm)具有发光性质不受尺寸效应影响的特性,对其光学的调控更多依赖于AuNPs的表面化学性质。表面配体不仅能影响AuNPs的光学性质,同时还是构成AuNPs金核与外界环境的屏障。然而目前对于表面配体在超小AuNPs的光学调控与生物效应影响方面的研究非常有限。因此,我们通过对超小AuNPs的表面化学性质进行系统调控,研究了表面功能化AuNPs与外源性生物分子的相互作用及其产生的光学响应,通过实验与理论计算相结合的方式探究了AuNPs荧光响应机理,同时进一步将表面功能化的AuNPs应用于活体肿瘤的靶向与成像研究,取得如下研究成果:通过对超小AuNPs表面进行不同亲电性设计,我们发现在于外源性富电子胺分子化合物作用过程中,表面化学起着至关重要的作用。配体的亲电性决定了AuNPs与胺分子的吸附距离,从而产生不同程度的光学响应。AuNPs表面的强亲电性配体相当于“锚”,将胺分子拉到AuNPs表面,使得空间位阻小、电子密度高的胺分子能穿透AuNPs表面配体屏障,从而靠近金核发生电子转移,产生新的高能发射峰,由原来的810 nm单发射变为同时具有600 nm和810 nm的双发射。在这一刺激响应型光学变化中,表面配体的亲电性与AuNPs对胺分子响应灵敏度呈正相关,分子动力学模拟结果与实验观察结果相符合。由上述氨基引起的AuNPs由810 nm单发射荧光峰形成同时具有600 nm和810 nm双发射荧光峰,其双发射的比率值I_(600 nm)/I_(810 nm)与胺的浓度有关,因而可以用来构建刺激响应型生物胺分子探针,实时监测早期鱼类变质过程。通过对AuNPs的优化设计,实现了对玻璃猫鱼与叁文鱼的早期腐烂过程产生生物胺的实时成像与传感。这种由外源性物质引起的荧光响应机制为进一步的定量生物分析、生物成像及传感提供了一种新方法。通过对不同尺寸的AuNPs进行相同的表面修饰,研究了不同尺寸带负电荷的AuNPs在活体内的生物效应。我们发现,大尺寸负电荷修饰AuNPs被巨噬细胞吞噬,从而进入网状内皮系统(RES),失去活体肿瘤靶向功能;而超小AuNPs依然具有被动肿瘤靶向功能,且在血液中循环时间长,具有较高的肿瘤靶向效率和较长的肿瘤靶向时间。通过对超小AuNPs表面进行磺酸基修饰,使其具有强的负电荷,与细胞膜相互排斥,从而不被巨噬细胞内吞,在小鼠肝脏、脾脏部位积累较少,可以通过肝脏和肾脏排出体外。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-04-25）
刘晓[9]（2019）在《染料和Bi_2S_3敏化的纳米二氧化锡半导体电极在光电化学生物传感检测中的应用》一文中研究指出光电化学(PEC)过程是指分子、离子或半导体材料等因吸收光子而使电子受激发产生电荷传递,从而实现光能向电能的转换。光电化学生物传感器是基于建立光电化学反应过程中产生的光电流或光电压变化与待测物浓度间的关系实现定量检测。二氧化锡(SnO_2)是一种常见的纳米半导体材料,具有热稳定性高、制备成本低和电子迁移率高等优点,因此常作为光电化学传感器的基础材料。SnO_2作为n型宽禁带半导体,其禁带宽度约为3.5 eV,对应吸收光为紫外光,而紫外光仅占太阳光的5%左右,且紫外线对生物有强大的杀伤力,这些部分限制了SnO_2在光电传感领域的进一步应用。因此,对SnO_2进行修饰性改良,拓宽其光吸收范围,通过抑制光生电子空穴对的复合进一步提高SnO_2的光电转换效率是十分必要的。因此,电极材料光电转换效率和稳定性的提高可以为光电化学生物传感器的高灵敏度及高稳定性提供重要保障。本论文主要利用染料和窄禁带半导体材料对宽禁带半导体材料SnO_2进行敏化。基于此,针对不同的待测目标,包括小分子或生物大分子,构建相应的光电化学生物传感器,实现对它们的特异性灵敏检测。本论文的具体工作包含下述几个方面:1.通过光电化学方法检测M.SssI甲基转移酶活性及考察其抑制剂的影响本工作采用Ru(bpy)_2(dppz)~(2+)(Ru=钌,bpy=2,2'-联吡啶,dppz=邻联二吡啶[3,2-a:2',3'-c]吩嗪)染料对纳米SnO_2进行敏化,同时,Ru(bpy)_2(dppz)~(2+)作为DNA嵌入剂充当光电信号分子。首先通过戊二醛的交联作用将5'端修饰氨基的DNA链(包含甲基化识别位点5′-CCGG-3′)共价连接到吸附有聚乙酰亚胺(PEI)的ITO/SnO_2电极(ITO:氧化铟锡)表面。当甲基转移酶和甲基供体S-腺苷甲硫氨酸(SAM)存在时,DNA链中的5′-CCGG-3′序列会被甲基化,被甲基化的DNA链不会受到核酸限制性内切酶HpaII的剪切。由此更多完整的DNA链被保留在电极表面,为光电信号分子Ru(bpy)_2(dppz)~(2+)提供更多的结合位点,导致较高的光电响应。实验结果表明,该方法检测M.SssI甲基转移酶活性范围为5-80 U·mL~(-1),检测限是0.45 U·mL~(-1)。该传感器对其他甲基转移酶几乎没有响应,表明选择性良好。另外,我们还利用该传感器考察了甲基转移酶抑制剂5-氮杂-2'-脱氧胞苷(5-Aza-dC)对M.SssI酶活性的影响,测得半抑制浓度为8.43μM,与其他方法所测得的结果相近,表明该光电化学传感器还可以用于对甲基转移酶抑制剂的快速筛查和评价。进一步拓展,改变DNA序列,该传感模式还可以检测其他DNA甲基转移酶的活性。2.基于硫化铋敏化的二氧化锡结合核酸适配体构建光电化学传感器检测妥布霉素本工作通过连续离子层吸附反应法(SILAR)的制备方法,将窄禁带半导体Bi_2S_3与宽禁带SnO_2结合,制备了复合半导体材料。由于Bi_2S_3和SnO_2的能量匹配,Bi_2S_3可以有效地将纳米SnO_2的光吸收带红移到可见光区。另外,通过铋硫键作用,可以便捷地将妥布霉素(TOB)的核酸适配体固定在该复合材料电极的表面,由此构建可以选择性灵敏检测TOB的光电化学传感器。在检测过程中,473 nm可见光照射复合纳米电极上的Bi_2S_3,使其被激发产生电子和空穴,电解液中的草酸作为电子供体可以有效捕获Bi_2S_3的光生空穴,使更多的光生电子流入外电路,产生强的光电响应。当待测分子TOB存在时,它可以特异性地与电极表面的适配体发生作用,形成复合物,导致电极界面阻抗增加,从而降低光电流,由此建立TOB浓度与光电流强度间的相关性。在最优检测条件下,传感器对5-50 nM内的TOB线性响应良好,检测限为4.28 nM。此外,450°C下煅烧制得的SnO_2/Bi_2S_3电极膜稳定性非常好,可以显着提高光电化学传感器的稳定性。加之,本传感器还实现了对实际样品牛奶中微量TOB的定量测定。3.基于铁蛋白-草酸双信号放大策略构建光电化学传感器检测氯霉素为了进一步提高光电化学传感器的灵敏度,在工作叁中我们基于铁蛋白-草酸双信号放大策略结合核酸适配体发展了可以超灵敏检测氯霉素(CAP)的光电化学传感器。首先,当待测分子CAP存在时,CAP可以从电极表面竞争与S1结合的CAP适配体,使其脱离电极表面,导致电极界面的阻抗变小,从而增加光电流。加之,脱离电极表面的适配体同时带走其末端结合的铁蛋白,使铁蛋白含量降低,从而消耗草酸减少,因此溶液中更多的草酸可以给Bi_2S_3空穴提供电子,导致Bi_2S_3光生电子空穴对的复合率下降,进一步增加光电流。以上两步起到双重放大光电信号的作用。本工作构建的传感器在CAP浓度为0.05-2 nM范围内展示了良好的线性,检测限为0.046 nM。根据适配体的不同,此传感器阵列还可以用于检测其他抗生素。(本文来源于《上海师范大学》期刊2019-03-01）
蒋晶丽,符婷[10]（2019）在《情系科学春天——访湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室谭蔚泓团队》一文中研究指出近年来,随着人们生活品质的快速提升,对于应用安全的需求更为迫切。光谱分析应用逐渐向生物医学、环境生态、社会安全、国防建设等领域拓展。中国科学院院士、湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室主任谭蔚泓教授带领团队在光谱化学分析领域做出了开创性的贡献,特别是在针对癌症的分子诊疗方面取得了突破性进展。2018年,谭蔚泓教授又收获了两项重量级的奖项——ACS光谱化学分析奖和何梁何利基金科学与技术进步奖。(本文来源于《高科技与产业化》期刊2019年02期）
化学与生物传感论文开题报告范文
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
MOFs作为一种多孔晶体材料,具有比表面积大,孔隙率高,孔尺寸可调且易于功能化等优点,被广泛研究与应用。尤其在生物传感方面,其良好的光电性能,化学稳定性和易于生物功能化等特点,使其在检测、成像和治疗等方面具有独特的优势。其中,应用具有仿生性质的卟啉分子作为配体的卟啉MOFs,不仅具有卟啉分子的光电活性,又拥有MOFs的诸多优点,展现出很好的光电性质,应用前景更加广阔。本论文基于卟啉MOFs的高孔隙率和光电化学活性,进行负载催化中心金属纳米粒子或敏化半导体,用于生物传感分析检测,具体包括以下两部分:1、DNA Walker诱导构型变化桥连信号探针Pd NPs/MOF用于级联信号放大的电化学生物传感本工作提出了一种基于卟啉MOF复合物和DNA walker的级联信号放大策略,并用于电化学生物传感。比表面积大且孔隙率高的卟啉MOF(PCN-224)为负载Pd NPs提供了良好的机会,既避免了Pd NPs的聚集,又提高了PCN-224的电催化活性。用链霉亲和素(SA)生物功能化后构建为Pd/PCN-224-SA信号探针,可高效电催化NaBH4从而实现多电子转移的信号放大输出。同时,用含有SA适配体序列的发夹DNA作为轨道链,封闭的swing arms链作为摆臂链,构建基于DNA walker的生物传感器。加入的目标DNA通过链取代反应与封闭链杂交,释放出摆臂链,摆臂链与轨道链结合形成切割内切酶的识别位点,剪切后释放出s摆臂链,如此循环往复,实现了多信标分子释放的信号放大,同时剪切后的发夹DNA构型发生变化形成SA的适配体,从而通过特异性生物识别作用与信号探针Pd/PCN-224-SA上的SA结合,将其引入到电极上以得到增强的电化学信号,实现级联信号放大的传感策略。该电化学生物传感器有良好的分析性能,如检测范围宽(6个数量级),检测限低达飞摩尔级且具有很好的单碱基错配识别能力,并在实际样品检测分析中展现出很好的可行性。本工作基于卟啉MOF复合物和DNA walker的级联信号放大策略为电化学生物传感器的构建提供了一种新的策略。2、基于卟啉MOFs敏化半导体光阴极的光电化学生物传感本工作将集卟啉与MOFs优点于一体的卟啉MOFs作为敏化剂用于敏化宽带隙的ZnO,构建了光阴极光电化学生物传感器。通过卟啉MOF上丰富的配位基团与ZnO的配位作用,成功制备了ZnO/PCN-224复合物。该复合物中含有卟啉配体的PCN-224具有窄的能带隙且对可见光响应,而ZnO能带隙较宽且仅对紫外光响应,所以复合后可以扩大光谱吸收范围,提高光能利用率。同时,被光激发的PCN-224会将电子转移到导带能级较低的ZnO半导体上,从而电子通过ZnO的导带传递给电子受体O2产生O2·-,加速了电荷转移,提高了电子空穴分离效率。此外,具有合适能级的电子给体可以通过消耗空穴抑制电荷复合过程来增强光电流,由此我们选择了能级介于PCN-224的HOMO与LUMO之间的多巴胺和抗坏血酸进行光电测试,结果表明电子给体检测物可以消耗空穴,抑制PCN-224光电子空穴的复合,从而使更多的电子占据到PCN-224的LUMO上,相应的其电子受体可以获得更多的电子,最终提高了光阴极电流,实现了高灵敏的光电生物分析检测。该光阴极生物传感器合适的能级匹配及有利于多巴胺等分子富集的MOF高空隙率和可调控的结构,为卟啉MOFs在敏化和光电化学生物传感领域提供了一种新的方法。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
化学与生物传感论文参考文献
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