构建电化学生物传感器课件.pptx

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1、,研究背景及意义,1,研究思路,2,主要研究内容,3,总 结,4,答辩目录,Contents,研究背景及意义,疾病诊断,环境监测,食品安全,发展高效、灵敏、廉价的定量分析检测技术,电化学生物传感器检测原理,电化学生物传感器是利用生物分子作识别元件，将与待测目标物特异性识别后产生的信号通过传导元件转化为可被检测的信号的一种分析检测装置。,优点：该方法很好地结合了电化学的高灵敏度以及生物识别体系的高选择性，具有快响应、高选择、高灵敏、操作简单、低成本等优点，在分析检测中具有广阔的应用前景。,生物传感器常用分析方法,酶联免疫法,核酸识别,酶催化法,近年来，基于生物免疫、酶催化以及核酸特异性识别的电化

2、学生物传感器被广泛用于生物分析和重金属离子检测,缺点：灵敏度低、操作繁琐、耗时长等，难以用于实际样品分析检测,构建新型的放大技术，用于进一步提高电化学生物传感器的灵敏度及实用性。,1,2,3,电化学生物传感器,电化学生物传感器中的信号放大策略,采用功能纳米材料,采用新型的生物放大技术,采用新型的高灵敏检测仪器,旨在利用DNA放大技术构建高灵敏、简单快速、实用性强的电化学生物传感器,研究思路,一、基于 CHA 和 ALP 原位催化形成磷钼酸盐构建免标记的电化学生物传感器用于 miRNA-155 检测,创新性：该体系将目光聚焦于ALP催化底物生成的副产物PO43-上，将其与钼酸钠反应原位生成具有电

3、化学活性的磷钼酸盐直接用于目标物检测，克服了电极表面电活性物质固载量低和繁琐的标记过程，为电化学传感器的构建提供了一种新的思路。,Talanta, 2017, 163, 65-71.,主要研究内容,传感器的制备过程,(A) 电极修饰过程的逐步CV表征; (B) 磷钼酸盐形成前后的DPV表征 (a.形成前; b.形成后),双峰分别对应于PMo12O403-和H2PMo2VMo10VIO403-之间的两个电子连续转移的过程其反应方程式为：PMo12O403 + 2e + 2H+ = H2PMo2VMo10VIO403- (I) H2PMo2VMo10VIO403 + 2e + 2H+ = H4PM

4、o4VMo8VIO403- (II),传感器的逐步修饰过程及界面表征,(A) CHA可行性PAGE分析 (B) AuNPs的TEM表征,(C) ALP对电化学信号的影响(a.不含ALP; b. 含有ALP); (D) 不同纳米载体的DPV响应(a. AuNPs; b. PSCAuNPs),A,B,C,D,检测范围：10 fM - 1 nM；检出限：1.64 fM,传感器对miRNA-155的响应性能,传感器对不同浓度miRNA-155的响应信号(A) 及线性关系(B),传感器具有较好的选择性、重现性及稳定性,传感器的性能分析,1 . 年度作概述,利用功能化的MWCNTs作为基底材料，不仅能促进

5、电极界面电子传递，同时能够吸附生成的PMo12O403-，为传感器的高稳定性做提供了保障,03,将CHA放大技术与纳米复合材料及酶催化放大技术相结合，显著的增强电化学响应信号，极大的提高了传感器的灵敏度,02,利用ALP催化产生的PO43-原位生成具有电化学活性的电子媒介体直接用于目标物的定量检测，克服了电化学信号物质固载量少和繁琐的标记过程,01,小 结,二、基于DNAzyme辅助的目标物循环和HCR放大策略构建的DNA水凝胶电化学阻抗生物传感器用于Hg2+检测,新颖性：巧妙地利用DNA水凝胶导电性能差的性质，结合杂交链式反应将其引入到电极表面作为信号放大元件，极大的提高了传感器的灵敏度，为

6、构建阻抗型的电化学传感器提供一种新的策略,Biosens. Bioelectron., 2017, 98, 466-472.,主要研究内容,传感器的制备过程,SEM表征,PAGE表征,EIS验证,经分析，HCR介导DNA水凝胶的合成是成功的,HCR介导DNA水凝胶表征,电极逐步修饰过程中的EIS表征 (A ) 和CV表征(B),HCR介导的信号放大(C)及 DNA水凝胶介导的信号放大(D),电极界面表征及放大效果分析,传感器对目标物的分析性能研究,传感器对不同浓度Hg2+在的EIS响应及标准曲线,检测范围：0.1 pM - 10 nM检出限：0.042 pM,选择性分析,加标回收实验,1 .

7、年度作概述,将DNAzyme介导的目标物循环与HCR相结合，在电极表面引入一层DNA水凝胶作为信号放大元件，为构建阻抗型的电化学生物传感器提供了一种新的方法,02,利用Hg2+与T碱基特异性识别作用激活多组分的Mg2+-DNAzyme以诱发HCR，为该传感器良好的选择性提供了保障,01,小 结,三、基于双重Pb2+ -DNAzyme辅助的反馈放大策略构建免固载微型化电化学检测系统用于Pb2+检测,新颖性：首次将两条Pb2+特异性DNAzyme整合于一个体系中，以诱导两条不同路径的滚环扩增反应，构建一种新型的反馈扩增策略。同时该体系提出了一种简单、高效的方法用于构建碳纤维微电极并将其与商用微量移

8、液管组合，构建了一个微型化电化学检测系统，可将分析试样体积降低至10 L。,Biosens. Bioelectron., Under Revision.,主要研究内容,电化学微型化检测系统的制备过程,碳纤维微电极,工作规划,工作总结,(b),(A) 微型化电化学装置的稳定性； (B) 微型化电化学装置的可重用性,5.14%,1.38%,微型化检测装置性能分析,Pb2+-DNAzyme活性Urea-PAGE分析,（A）剪切模式I示意图及（B）8-17 DNAzyme的剪切活性分析,（C）剪切模式I示意图及（D）RCA产物中GR-5 DNAzyme的剪切活性分析,(A) 反馈扩增可行性的PAGE表

9、征；(B) 不同放大策略的的ACV曲线(a. 空白；b. 8-17 DNAzyme诱导RCA；c. 反馈放大策略)及其对应的比色表征,反馈放大的可行性及其信号增益效果,检测范围：0.2 pM - 100 nM；检出限：0.048 pM,传感器对Pb2+的响应性能,传感器对不同浓度Pb2+的响应信号(A) 及线性关系(B),0.2 pM0.5 pM1 pM5 pM10 pM50 pM100 pM500 pM1 nM10 nM100 nM,微型化检测系统性能分析,选择性分析,批间重现性分析,长江水样检测,提出了一种简单、高效、环保的方法用于制备碳纤维微电极，并将其用于构建微型化电化学检测装置，将分析试样体积成功的降低至10 L,03,采用双重Pb2+-DNAzyme作为识别元件用以介导两条不同路径的RCA过程，确保了该检测系统的高选择性,02,首次将Pb2+特异性识别的两条DNAzyme整合于同一放大体系中，以诱导两条不同路径的RCA过程用以实现反馈扩增，极大提高了传感器的灵敏度,01,小 结,致 谢,感谢家人，朋友和实验室同学的关心和支持！,衷心感谢卓颖老师，梁老师和谢老师的指导和帮助！,衷心感谢袁若教授和柴雅琴教授的关心和教诲！,衷心感谢恩师张进教授和唐英教授！,Thank You!,