哑铃型纳米材料在电化学核酸适配体传感器中的应用

The design and manufacture of electrochemical aptasensor is a hot research topic in the field of analytical chemistry. Aptamers have unique advantages which antigen-antibody and recognition elements do not have, so based on this goal, this project is devoted to electrochemical aptasensor for simultaneous detection of multiple analytes. Chemically modified and functionalized graphene is used to the immobiliztion of aptamer I. Dumbbell-like nanoparticles are synthesized and characterized by TEM and XRD. Dumbbell-like nanoparticles, which have superior catalytic properties, are used as label for aptamer II. Using signal amplification techniques such as nanoparticles, enzyme catalysis, the target cycle and the screen-printed electrode, the preparation of electrochemical immunosensor is constructed to achieve high sensitivity, high specificity, rapidly and simultaneous determination of multiple analytes. The objective of the study is expected to provide updated analysis method for the interaction between nucleic acids and other biomolecules in life science research. In addition, also to provide more advanced testing tools for clinical diagnosis, environmental testing and other fields, to inject new vitality for nucleic acid sensing technology, and study and application of the method.

电化学适配体传感器的设计与制作是分析化学领域的研究热点。核酸适配体具有抗原抗体和其它识别元件所不具有的独特优势，所以基于此本项目着眼于构建基于哑铃型纳米材料的电化学适配体传感器，以实现多个目标物的同时检测。本项目拟将石墨烯进行化学修饰及功能化，然后用于适配体I的固定。设计合成哑铃型纳米粒子并采用TEM、XRD等手段对其进行表征；将具有优越电催化性能的上述材料作为标记物，在其表面标记适配体II。通过纳米信号放大、酶催化信号放大和目标物循环放大等多重放大技术，采用丝网印刷电极构建电化学适配体传感器，以实现高灵敏度、高特异性、快速同时检测多个目标物的目标。本项目的研究有望为生命科学研究中核酸与其它生物分子间的相互作用提供更新的分析方法。此外，也为临床诊断、环境检测等领域提供更先进的测试工具，为核酸传感技术与方法的研究与应用注入新的活力。

电化学适配体传感器的设计与制作是分析化学领域的研究热点。核酸适配体具有抗原抗体 和其它识别元件所不具有的独特优势，所以基于此本项目不仅合成了具有优异性能的哑铃型纳米粒子，如哑铃型纳米粒子PtPd-Fe3O4、Pt-Fe3O4、Au-Fe3O4等；将石墨烯进行了化学修饰及功能化，如氮掺杂的石墨烯、TEPA修饰的氨基化石墨烯等；而且还拓展合成了其它一些新型纳米粒子，如Eu(III)-MWCNTs、PdCu@MWCNTs、 g-C3N4/TiO2等。基于上述纳米材料，借助电化学、电致化学发光、光致电化学等技术构建了新型的适配体传感器或免疫传感器，优化了传感器的性能，实现了痕量目标物如CEA、PSA等肿瘤标志物的快速检测，取得了一系列成果。截止项目结题，课题组在Biosensors and Bioelectronics、Trac-Trends in Analytical Chemistry、ACS Appl. Mater. Interfaces等国际学术期刊上发表高水平SCI论文27篇，其中影响因子大于5的20篇，有两篇论文入选热点论文；授权国家发明专利9项，培养研究生8名；获得中国石油和化学工业联合会科技进步三等奖1项，山东省高等学校优秀科研成果一等奖1项。本项目的研究为生命科学研究中核酸与其它生物分子间的相互作用提供了更新的分析方法。此外，也为临床诊断、环境检测等领域提供了更先进的测试工具，为核酸传感技术与方法的研究与应用注入新的活力。