基于氧化石墨烯的高灵敏光学纳米生物传感器的构建及应用研究

Infectious disease is the important reason which cause human health hazards, and lead to death. At present, the commonly used methods for the detection of pathogenic microorganisms can not meet the need of rapid diagnose and forecast of infectious disease in many cases. This project will use the new nanomaterials-graphene oxide in optical biosensor, utilizing its good biocompatibility, the ultra-fluorescence quenching property and strong adsorption ability for single strand DNA, constructing a graphene oxide-based optical nanobiosensor for pathogenic microorganisms detection, and establishing a simple, rapid, specific, high sensitive analytical method and technology for pathogenic microorganisms detection. This research work have important theory significance and application value in promptly, accurately forecasting and pre-warning of pathogenic microorganisms and further broaden the application area of graphene oxide nanobiosensor.

传染性疾病是危害人类健康、导致死亡的重要原因，针对目前常用病原微生物检测方法在许多情况下不能满足快速诊断及传染病预报要求的问题。本课题拟将新型纳米材料水溶性氧化石墨烯引入到病原微生物光学生物传感器的研究中，充分利用其良好的生物相容性、超强的荧光猝灭能力以及对单链DNA强的表面吸附能力，构筑基于氧化石墨稀的病原微生物光学纳米生物传感器，建立一种能简便、快速、特异性、超高灵敏检测病原微生物的分析方法和技术手段，此研究对于及时、准确地预报和预警传染病以及进一步拓展氧化石墨烯纳米生物传感器的应用领域具有重要的理论意义和应用价值。

我们采用改良的Hummers法合成了水溶性好具有片层结构的高性能氧化石墨烯。在此基础上，我们利用氧化石墨烯具有良好的生物相容性、超强的荧光猝灭能力和对单链DNA强的表面吸附能力，以及石墨烯量子点本身作为一种荧光材料，其荧光信号可被猝灭剂猝灭或通过其自身的聚集与解聚集实现调控等特点，构筑了一系列对不同病原微生物和重要生物组分具有特异识别能力的光学纳米生物传感器并对其性能进行了研究，建立了能简便、快速、特异性、超高灵敏检测特定病原微生物（奥里斯葡萄球菌、沙门氏菌和李斯特菌）的分析方法，为突发传染病病原体的快速诊断提供了新的技术手段和分析方法。同时建立起基于氧化石墨烯的纳米生物传感器用于两种病原微生物（乙肝病毒和丙肝病毒）同时检测的高灵敏和高选择性的分析方法。这些研究工作对于及时、准确地预报和预警传染病以及进一步拓展氧化石墨烯纳米生物传感器的应用领域具有重要的理论意义和应用价值。