基于碳印刷电极的比率库仑型免疫传感器检测乙脑病毒

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乙脑病毒(JEV)是一种单股正链RNA病毒,属于黄病毒科。它能导致严重的疾病,例如乙型脑炎(JE),并且对全球病毒性脑炎综合症(AES)也造成一定的影响。每年约有70,000人感染乙脑病毒,该病毒通过库蚊的叮咬在人兽间传播。目前,尚没有有效的治疗手段对患者进行完全救治,因此,在疾病的早期诊断这种病毒就显得尤为关键。当前已经报道了很多采用电化学生物传感器检测病毒的方法,但是在没有任何信号放大的情况下实现高可重复性和可靠性检测目标抗原仍然是一项艰巨的任务。本学位论文通过仅增加电解时间进行分析信号放大的电量法来解决上述问题,采用电量法一步测得背景电量和总电量,将总电量与背景电量的比值作为电信号量化血清中病毒的含量,通过比率分析技术消除环境和人为因素的干扰,获得更准确的信号。电化学免疫传感器因仪器价廉,灵敏度高,可小型化,携带方便以及可用于原位分析等倍受研究者的青睐,但是其存在电极预处理和修饰复杂,选择性差等缺点。为简化电极预处理并实现电极的批量化修饰,为了不使用键合了复杂缀合物的抗体进行电信号放大,本论文开展了基于碳印刷电极的比率库仑型免疫传感器检测乙脑病毒的研究,以碳印刷电极为基础电极,建立了两种抗体固定化方法,利用夹心免疫法构建了检测JEV病毒及IgM的库仑分析法。其一,在碳印刷电极表面电沉积金纳米颗粒键合半胱胺,利用具有丰富醛基、生物相容性良好、不易水解的氧化葡聚糖作为交联剂固定抗体;其二实现了碳印刷电极的批量化修饰。该课题构建的两种电化学免疫传感器可灵敏的检测JEV病毒及JEV早期感染产生的IgM,有望发展成为一种通用型病毒检测传感器,为临床诊断病毒感染提供了一种简便的检测方法。本研究是在国家自然科学基金“信号放大外周血循环肿瘤细胞电化学检测新方法研究”(No.21175089)以及中央高校基础研究基金(No.GK201906004和GK201801006)的资助下完成的。本学位论文主要由绪论和研究内容两部分组成,共分为三章:第1章为绪论。主要归纳了电化学免疫传感器的基本原理及分类,介绍了识别分子(抗体/抗原)在传感界面的五种固定方法,简单综述了金纳米颗粒及其复合物和聚多巴胺在电化学生物传感器中.的研究进展。简单概述了乙脑病毒的产生、传播途径、患病地区及患者症状和传统的检测方法。阐述了本论文的研究背景和研究内容。第2章构建了一个简单的一次性比率型电化学免疫传感器检测乙脑病毒(JEV),通过库仑检测技术实现了高选择和高灵敏的定量检测。首先通过三脉冲电流法在碳印刷电极表面电沉积AuNPs,然后通过Au-S自组装键合半胱胺分子。此外,本研究采用氧化葡聚糖(DPA)作交联剂,与传统的戊二醛相比,其具有更丰富的醛基基团,极佳的稳定性,不易水解和极好的生物相容性。之后,抗原抗体通过特异性识别完成了免疫复合。最后,HRP催化H2O2分解过程与电镀在电极表面的电子介体PVI-Os之间形成电化学氧还循环,产生的电信号与一定浓度范围内的JEV存在线性关系。本章提出的电化学免疫传感器的线性范围宽,检出限低,选择性高,可成功实现对JEV病毒的检测。第3章制备了一个基于Gp@PDA@AuNPs复合物的一次性电化学免疫传感器。多巴胺通过在碱性溶液中的自聚合作用聚合在石墨粉表面,形成的聚多巴胺(PDA)将HAuCl4还原为AuNPs,制备了复合物Gp@PDA@AuNPs。新鲜印制的一次性碳印刷电极表面具有类似胶水的粘附性,将复合物牢牢粘黏在电极表面作为传感平台,实现了碳印刷电极的批量化修饰。之后,固定在传感器表面的抗IgM抗体捕获血清中的IgM,再引入病毒样颗粒(VLP)作识别分子,提高传感器的选择性和生物安全性。以总电荷和背景电荷的比值作为电信号,大大降低了由于传感器的不同而带来的误差,电解时间的延长,实现了对低浓度IgM的高灵敏和准确测量。最后本章还提出的该免疫传感器诊断JEV早期感染的阈值。
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