纳米氧化锌表面的生物分子组装与免疫检测

高灵敏度、低检测限免疫传感器的构建对疾病的早期诊断具有十分重要的意义。本项目将在ZnO纳米棒和量子点生长优化的基础上，利用其高等电点和高比表面等优势，通过酶在量子点上的多层组装提高酶促反应的电化学检测信号，借助于特定疾病的抗体在纳米棒和量子点上的固定化及其与抗原的免疫反应构建电子传输通道，进而通过大量酶的催化反应放大免疫检测信号。主要内容与关键技术包括： ZnO纳米棒在电极上的牢固生长及其力学、电学特性的改善，量子点的制备与调控；不同生物酶在量子点表面的多层组装，酶促反应的动力学分析和催化效率的提高；特定恶性肿瘤抗体在纳米棒和量子点上的组装及其与抗原的免疫反应、电子传输通道的建立与信号放大的途径与机理等。旨在深刻认识上述科学问题，为高性能免疫传感器的研制提供直接的理论依据与技术支持，同时发表高水平SCI论文10篇以上，申请2项以上专利，并培养一批高级专门人才。

本项目面向高性能免疫传感的设计要求，对ZnO纳米棒和量子点制备、优化酶的多层组装以及抗原抗体的免疫反应信号放大和电子传输等进行了深入而系统的研究，取得了一系列重要的创新性成果。研究过程中，在Biosens. Bioelectron.，J. Phys. Chem. B, Adv. Mater., Appl. Phys. Lett.等国际重要学术期刊上发表SCI论文28篇（其中影响因子3.0以上的16篇），申请中国专利16项（其中5项已获得授权）。培养已出站博士后2名，4名研究生获博士学位，5名研究生获硕士学位。 主要的进展与创新成果列举如下：. （1）利用ZnO的高等电点和优良的电子传输特性，通过表面修饰、量子点对信号的放大等技术，基于抗源-抗体的免疫反应的特异性，构建了可用于胰腺癌早期诊断的CA19-9免疫检测传感器。. （2）利用ZnO等量子点标记生物分子以及凝集素与标记生物分子的特异性识别，发展了一种基于竞争结合的生物传感器，实现了结肠癌的生物标示物癌胚抗原（CEA）和相应治疗药物西妥昔单抗（C225）的同步检测，可在分子检测的同时评价药物作用效果。. （3）在纳米ZnO中进行铜的掺杂，提高了体系的电子传输性能，实现了葡萄糖氧化酶与ZnO/Cu复合纳米材料修饰电极的直接电子传输。. （4）研究了发光颜色可调的ZnO量子点和激光模式可调控的WGM激光，为进一步构建新型可视化生物传感器提高了基础。