导读:本文包含了生物传感界面论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:仿生,超浸润界面,超亲水,超疏水
生物传感界面论文文献综述
陈艳霞[1]（2019）在《仿生超浸润界面的构筑及其在生物传感中的应用》一文中研究指出生物传感技术作为一种先进的分析检测手段,在疾病预防和临床诊断等领域具有广阔的应用前景。近年来,生物传感器的研究取得了很大进展。但是,对于大多数低浓度、小体积的疾病样本中生物标志物的精准灵敏检测仍然是传感领域面临的挑战之一。此外,生物传感器存在的分析样点均质性和稳定性差,样本扩散损失、交叉污染,样本微液滴输运能耗等普遍问题也制约着生物传感技术的发展。高性能传感界面的开发和构建是生物传感技术得以改进和发展的关键。基于以上背景,从自然界获取灵感,本论文通过纳米材料的构筑和表面浸润性的调控,仿生制备多功能的超浸润界面材料,并且从理论出发,分析了仿生超浸润界面的基本科学问题及其特殊性能;探究其作为生物传感芯片的可行性及其在临床诊断中的实用性。主要工作重点从材料制备、性能研究、理论分析和应用探究等方面展开,具体内容如下:(1)针对传统生物传感界面上分析样点均质性差的问题,如咖啡环现象等,我们受自然界沙漠甲虫背部结构的启示,制备了纳米二氧化硅(SiO2)超浸润微阵列芯片。首次研究了二元超浸润性界面上影响检测样点形貌的因素和内在机制。液滴在微阵列上通过限域蒸发加强Marangoni效应和叁维纳米基底滞留层作用,共同促进了分析物的均匀沉积,提高了检测的可靠性,实现了游离前列腺癌特异性抗原(f-PSA)的灵敏检测和临床样本的准确分析。有望与商用点样仪联用,实现精准的多组分检测和高通量分析。(2)针对传统的荧光分子聚集到微小区域时会产生荧光淬灭的问题,即聚集诱导淬灭(ACQ)现象,我们引入了聚集诱导发光(AIE)分子,首次提出了超浸润传感界面与AIE体系的联用。基于超浸润微芯片的蒸发富集效应和AIE探针的聚集诱导发光效应,二者协同,实现了荧光增强的生物传感,提高了检测信号的稳定性,并用于肿瘤标志物miR-141及其血清样本的准确检测。本工作提出的AIE超浸润微芯片为新型生物传感体系的设计提供了思路,在环境监测、食品安全、临床诊断等基于荧光分析的研究领域中有巨大的应用前景。(3)针对传统微流控芯片液滴输运的能耗问题,我们受仙人掌刺定向集水行为的启示,将表面超浸润性与几何不对称性相结合,制备了超浸润不对称微流控(SAM)芯片。SAM芯片能够自发定向地输送微液滴,而无需任何外部能量输入,甚至可以克服重力定向输运微液滴。SAM芯片形状梯度引起的拉普拉斯压差梯度是驱动液滴定向运动主要内在因素。同理制备的多通道SAM芯片实现了前列腺癌特异性抗原(PSA)的并行检测,可满足临床检测的范围,实现前列腺癌患者的临床血清样本的准确检测。这项工作揭示了无动力液体定向输运的机制,为微流控装置的设计提供了新的见解和简单的方法,对多组分检测和临床诊断具有巨大的应用价值。(本文来源于《北京科技大学》期刊2019-05-22）
苏晓莉[2]（2018）在《基于抗污染材料的生物传感界面的构建及其性能研究》一文中研究指出生物污染是很多领域普遍存在的问题,如生物传感器、药物输送及体内移植设备等。在生物传感器方面,生物污染主要指蛋白质的非特异性吸附及细胞粘附等,这些现象会严重影响生物传感器的性能。因此,构建抗污染的生物传感界面,减少蛋白质的非特异性吸附,对于实现准确灵敏的生物传感至关重要。抗污染材料通过在基底表面形成一层水化层,能够防止蛋白质的非特异性吸附和细胞粘附。本论文基于半胱氨酸、多肽和两性离子聚合物叁种抗污染材料,构建了不同的抗污染生物传感界面,并应用于疾病标志物的检测。主要研究内容如下:(1)以半胱氨酸为抗污染材料,制备了一种简单、高选择性的生物传感器,用于检测免疫球蛋白E(IgE)。首先,通过循环伏安法将3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)和甘氨酸(Gly)沉积到玻碳电极表面,制备Gly/PEDOT复合材料。该材料的表面微结构粗糙,可有效增大修饰电极的比表面积。随后,将抗污染材料半胱氨酸和生物识别分子IgE适配体,同时固定到Gly/PEDOT纳米复合材料表面,构建了IgE生物传感器。制备的生物传感器线性检测范围为0.01-100ng/m L,检测限为0.01 ng/mL。此外,该生物传感器具有良好的抗污染效果,在2%人血浆样品中仍能有效抑制蛋白质的非特异性吸附,有望在临床检测中得到应用。(2)将抗污染材料多肽和叁磷酸腺苷(ATP)适配体自组装到金纳米粒子(AuNPs)修饰的金电极上,制备了检测ATP的抗污染生物传感器。在该体系中,通过在金电极表面沉积一层AuNPs来增大金电极的比表面积,为多肽和适配体提供更多的固定位点。利用Au-S键,将抗污染多肽和ATP适配体一步自组装到AuNPs修饰的金电极上,构建了生物传感器,可以用来检测ATP。多肽的引入,使生物传感器界面的亲水性得到明显改善,可以有效抑制蛋白质的非特异性吸附,从而能够检测1%血浆中的ATP。基于ATP适配体和两性离子多肽构建的适配体传感器,其线性范围为0.1 pM-5.0 nM,检测限为0.1 pM。此外,该适配体传感器还具有优异的选择性和稳定性。(3)以1-乙烯基咪唑和溴乙酸为原料,合成了咪唑型两性离子聚合物单体作为抗污染材料,构建了检测乳腺癌易感基因(BRCA1)的电化学生物传感器。通过Au-S键将引发剂自组装到金电极表面,使其富含溴(-Br)。利用表面引发的电子转移生成催化剂的自由基聚合反应(SI-ARGET ATRP)反应将咪唑型两性离子聚合物单体接枝到金电极表面,构建抗污染界面。然后利用抗污染材料表面的羧基,将含有氨基的生物识别分子固定在抗污染界面上,发展了检测目标分子BRCA1的生物传感器。构建的电化学生物传感器具有优良的传感性能,对目标物的线性检测范围为10~(-15)-10~(-8) mol/L。由于抗污染材料的引入,该生物传感器即使在5%的人血清样品中,信号变化率仍能维持在3.5%以下,呈现出良好的抗污染性能。(本文来源于《青岛科技大学》期刊2018-06-12）
李敏[3]（2018）在《纳米生物传感界面的功能调控及其在生物检测中的应用》一文中研究指出纳米生物传感界面作为传感器的核心部件,影响着传感器的灵敏度、特异性、选择性、识别效率等传感性能。传统的生物传感界面存在传感基底尺寸难以精确调控,传感基底上探针倒伏、相互缠绕等问题,使传感器各种传感性能大大下降。因此,实现对传感基底尺寸以及传感基底上探针性能的精准调控对构建高活性的分子识别界面具有重要意义。进一步地,在细胞膜这一生物界面上调控受体与配体之间的相互作用,有利于实现对细胞生理活动的调控及对细胞的灵敏检测分析。本论文的研究工作主要围绕纳米生物传感基底尺寸调控,基底界面上DNA电子传递性能调控以及细胞膜上受体-配体之间相互作用调控叁个方面开展,具体内容如下:(1)制备具有单囊泡分辨率的碳纤维纳米电极一直是脑科学以及神经科学领域存在的一大挑战。针对胞内囊泡基本物理学特征,我们制备了和胞内囊泡尺寸相匹配的具有高时空分辨率的碳纤维纳米电极。通过对胞外不同活性释放区的囊泡释放进行实时监测,我们实现了不同活性释放区囊泡释放模式及释放动力学的分析研究。(2)构筑了一种表面含有纳米结构的金花超微电极,通过调节金花电极的尺寸,实现了对金花电极检测灵敏度的调控。通过比较不同尺寸金花电极的响应动力学,发现金花电极的响应动力学与尺寸无关。此外,金花表面的特有的纳米结构有效的提高了金花电极的抗干扰性,在含有抗坏血酸的体系中实现对多巴胺的选择性检测。(3)如何提高探针在复杂体系或者活体检测中的抗干扰性是生物传感领域一直存在的一大挑战。利用双链DNA分子内传递电子的特性,我们成功构建了一种基于DNA电子传递的生物电子器件。该生物电子器件在复杂体系中的DNA杂交动力学和信号稳定性方面表现出优良的抗干扰性能。同时,该生物电子器件具有很好普适性。我们利用该生物电子器件实现了对DNA和小分子的活体检测和代谢动力学分析。(4)发展了一种通过PSA结合诱导DNA探针构型变化,进一步引起界面电子转移速率变化的传感体系。该传感体系良好稳定性以及优良特异性,保证了PSA与aptamer之间结合力的有效测定。此外,为了研究aptamer在PSA表面的结合位点情况,我们对PSA的表位进行鉴定,在此基础上筛选出最佳的探针配对方式,构建夹心结构实现对PSA的灵敏检测。(5)细胞对DNA四面体有内吞作用,存在一种使四面体进细胞的作用力;aptamer可以与细胞表面蛋白EpCAM的特异性结合,因此它存在一种使四面体停留在细胞膜上的作用力。为了明确到底哪一种作用力占主导,我们调控了TSP-aptamer复合体的价态,通过成像以及统计分析复合体在胞内和细胞膜上的分布,实现了对两种相互竞争作用力的分析。同时,我们采用aptamer与EpCAM相互作用占主导的叁价的复合体实现了对CTC的捕获及实际病人样本的检测分析。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》期刊2018-06-01）
张韬顺[4]（2018）在《基于功能型寡聚核苷酸传感界面的电化学生物传感器》一文中研究指出功能型DNA是指一类通过体外筛选或指数富集的配体进化系统(SELEX)筛选出来的具有酶功能或是识别功能的短链DNA。功能型寡聚核苷酸是功能型DNA的其中一类。电化学生物传感器因其具有便携性、操作简单、灵敏度高、耗材量小等优点,因此在环境监测、生物分析、法医鉴定、食品安全等领域日益受到重视。本文将功能型寡聚核苷酸和电化学传感技术相结合,构建了叁种新型的阻抗型免标记电化学传感器,用于对叁聚氰胺和重金属汞离子的检测,研究内容如下:(1)基于胸腺嘧啶(T)和叁聚氰胺(Mel)通过氢键作用形成T-Mel-T结构,构建了一种快速、灵敏的电化学生物传感器,用于牛奶样品中叁聚氰胺的检测。首先,以S-Au键将巯基修饰富T碱基寡聚核苷酸(TRO)固定在金电极表面,然后以巯基己醇(MCH)封闭电极表面的空位点,得到TRO修饰传感界面。当TRO上的胸腺嘧啶(T)和叁聚氰胺(Mel)作用形成T-Mel-T结构后,引起TRO的构象改变,进而会改变电极的电化学行为。以[Fe(CN)_6]~(3-/4-)为电化学探针,采用电化学阻抗谱(EIS)考察了传感器对叁聚氰胺的分析性能,结果表明,在最佳条件下,阻抗差值(ΔR_(ct))与叁聚氰胺浓度对数(lgC_(Mel))在10.0 pM~1.0μM浓度范围内有良好的线性关系,检测限为1.2 pM。将传感器应用于牛奶样品中Mel检测,回收率为96.4~104.4%。(2)基于富胸腺嘧啶(T)寡聚核苷酸和汞离子(Hg~(2+))能形成T-Hg~(2+)-T结构,构建了一种新型多“叁明治”核苷酸链的汞离子电化学传感器。首先,在金电极表面以S-Au键固定探针DNA(IS),并用巯基己醇封闭电极上的空余位点;然后通过修饰电极反复交替和汞特异寡聚核苷酸(MSO)、连接两条MSO的桥接链DNA(BS)杂交,形成MSO-BS交替相连的多“叁明治”核苷酸杂交链,并因多核苷酸序列而产生大的阻抗。当修饰电极与Hg~(2+)作用后,传感器界面的MSO和Hg~(2+)形成U形T-Hg~(2+)-T结构,导致多“叁明治”结构迅速瓦解,引起阻抗降低,从而达到对Hg~(2+)的高灵敏检测。采用电化学阻抗谱(EIS)考察了传感器对Hg~(2+)的分析性能,实验表明,该传感器能特异地识别Hg~(2+),且在1.0 fM~10.0 pM的Hg~(2+)浓度范围内,阻抗差值(ΔR_(ct))与Hg~(2+)浓度对数(lgC_(Hg)~(2+))呈现良好的线性关系,检出限达到0.16 fM。(3)基于环型寡聚核苷酸(RS)和放大辅助链DNA(AAS)在电极表面反复杂交形成DNA立体杂交网,构建了一种新型高灵敏汞离子电化学传感器。首先将固定链DNA(IS)通过S-Au键固定在金电极表面,再用巯基己醇(MCH)封闭空位点;然后将修饰电极与汞特异寡聚核苷酸(MSO)、桥接链DNA(BS)依次杂交;最后将修饰电极反复和RS、AAS交替杂交形成网状结构,得到高阻抗表面。当Hg~(2+)存在时,MSO和Hg~(2+)形成T-Hg~(2+)-T结构,导致网状结构断裂,从而使得传感器EIS响应信号降低。采用CV、EIS、AFM对传感器构建过程进行了表征,并采用EIS对传感器制备及汞离子分析条件进行优化。实验结果显示,在最佳条件下,该传感器能特异地识别Hg~(2+),且在10.0 aM~1.0 pM的Hg~(2+)浓度范围内,阻抗变化值(ΔR_(ct))与Hg~(2+)浓度对数(lgC_(Hg)~(2+))呈现良好的线性关系,检出限达到7.2 aM。(本文来源于《闽南师范大学》期刊2018-06-01）
黄亚培[5]（2018）在《基于新型纳米材料信号放大的生物传感界面的构筑及其在赭曲霉毒素A检测中的研究》一文中研究指出赭曲霉毒素A具有强烈的肾毒性、肝毒素、免疫毒性,并存在潜在的致癌、致畸和致突变性。它不但与人类健康关系密切,而且对农作物污染也大。因此,OTA在食品安全中被快速灵敏的定量分析和检测极为重要。生物传感器是一种将生物技术、传感技术两者相结合发展而来的,集选择性好、灵敏度高、操作简便等优点于一体的分析技术。近年来,基于功能化纳米材料信号放大技术构建的新型生物传感器用于检测真菌毒素的研究受到了广泛的关注。本文主要从功能化纳米材料的制备,传感器仿生界面的构建,信号放大技术的设计等方面进行研究,并构建了叁种新型的生物传感器,实现了对OTA的灵敏检测,开展的具体工作如下:1.基于“即时”催化剂的信号放大构建了一种新型阻抗免疫传感器用于OTA的灵敏检测。将氧化石墨烯/聚酰胺胺(PAMAM)/Mn~(2+)标记的OTA抗体(anti-OTA-GO-PAMAM-Mn~(2+)),作为信标探针。通过竞争型免疫传感模式,能够成功修饰在电极表面。随后Mn~(2+)与KMnO_4发生氧化还原反应原位产生大量MnO_2纳米催化剂。该“即时”催化剂在无H_2O_2存在下,能够直接催化4-氯-1-萘酚氧化并沉积在电极表面,从而增加电化学阻抗值。在最优实验条件下,用交流阻抗法测定其线性范围为0.1 pg mL~(-1)-30 ng mL~(-1),检测限为0.055 pg mL~(-1)。2.基于二硫化钼纳米片的催化还原特性构建了一种新型的无标记型电化学适配体传感器,实现了对红酒中OTA的快速、灵敏检测。首先,将OTA适配体与修饰在电极上的DNA探针配对结合在金电极表面,当存在OTA目标物时,适配体将从电极上被竞争脱落,继而MoS_2能够吸附在单链DNA探针上。最终,该电极在含有一定量过氧化氢的缓冲溶液中进行检测,利用二硫化钼对过氧化氢的催化还原,实现了检测信号的放大。在最优实验条件下,响应峰电流值与OTA的浓度在0.5 pg m L~(-1)-1.0 ng m L~(-1)范围内呈现出良好的线性关系,检测限达到0.23 pg mL~(-1)。3.以OTA为研究对象,建立了基于双重信号放大的光电化学适配体传感器检测方法。将GO/CdS/MoS_2/AuNPs光电活性复合材料修饰于电极表面,作为传感电极基底固定辅助DNA,OTA适配体与辅助DNA杂交形成双链结构。卟啉通过插入方式结合双链DNA,同时敏化基底光电材料,产生很强的光电流背景信号。引入目标物OTA,一方面导致电极表面光敏剂卟啉脱落,从而显着减弱光电流信号;另一方面,二氧化硅纳米颗粒标记的DNA结合到电极表面,由于空间位阻效应,进一步减弱信号,光电流的变化与目标物浓度在一定范围内存在线性相关关系。该构建的PEC适配体传感器对OTA的检测表现出了灵敏度高、选择性好及稳定性高等特点。此外,该传感器已成功应用于红酒样品中OTA的检测,为发展多样的PEC适配体传感器提供了一种新途径。(本文来源于《江西师范大学》期刊2018-06-01）
王威[6]（2017）在《抗污染传感界面的构建及其在生物分子检测中的应用》一文中研究指出制备能够用于实际生物样品中低丰度肿瘤标志物的高灵敏度,高选择性检测的电化学生物传感器存在很大的挑战。主要存在问题是实际生物样品中蛋白质,多糖,脂质等生物大分子对传感界面的非特异性吸附。因此构建具有优良抗污染性能的传感界面对于传感器的研制是十分必要的。本论文以电化学方法制备了几种纳米材料,以表面共价修饰的方法构建抗污染传感界面,系统地研究了传感器的抗污染传感性能。本论文的主要研究内容如下:(1)成功的制备了一种新颖简单的超灵敏且具有抗污染能力的电化学DNA传感器。首先通过电化学氧化玻碳电极的方式得到修饰有羧基官能团的界面,再通过共价链接的方法将抗污染材料PEG以及固定探针依次修饰到电极表面,从而制备了这种具有抗污染能力的电化学DNA传感器。传感器的检测线性范围为1.0 fM to 100.0 nM,最低检测限为0.3 fM。并且制备的生物传感器在实际生物样品检测中具有良好的表现,有望在实际临床检测中得到应用。(2)非特异性蛋白质吸附是免疫测定中面临的关键问题,构建可以在复杂生物介质中显着抵抗蛋白质非特异性吸附的界面是非常重要的。本研究,是基于掺杂有透明质酸(HA)的聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)新型复合材料,制备了用于肿瘤标志物-癌胚抗原(CEA)检测的抗污染电化学免疫传感器。电沉积的PEDOT/HA复合材料显示出多孔微结构和很强的亲水性,并且在其表面上还具有许多羧基官能团,可以用于固定CEA抗体。基于anti-CEA/PEDOT/HA的免疫传感器在从1 pg/mL至0.1μg/m L的宽线性浓度范围内对CEA表现出高的检测灵敏度,检测限是0.3 pg/m L。此外,所开发的免疫传感器具有高度特异性和抗污染性能,可以用于在真实的人血清样品中测定CEA,避免由于非特异性蛋白吸附而导致的信号干扰。(3)通过共价链接的方法将MB-rep/probe(亚甲基蓝信号探针/固定探针)双链固定到AuNCs(金纳米簇)/HA(透明质酸)/Popd(聚邻苯二胺)/CoO(氧化钴)核/壳复合材料表面,得到一种新型的能够快速检测microRNA(miRNA)的电化学生物传感器。在检测目标物时,形成probe/target双链体(电极表面)和MB-rep发夹结构(溶液中),其迅速从生物传感器置换MB-rep,导致SWV(方波脉冲伏安法)信号的迅速变化。基于生物传感器的Au/HA/Popd/CoO复合材料提供更多的电活性表面积和优异的抗污染性能,其可以用于生物复杂介质中的miRNA的超灵敏检测。生物传感器显示出优异的特异性和检测灵敏性,具有从100 fM至1μM的宽线性范围,为临床生物应用提供了重要支撑。(本文来源于《青岛科技大学》期刊2017-06-05）
樊春海[7]（2017）在《基于DNA纳米技术的有序界面构筑与电化学生物传感应用》一文中研究指出生物传感器是利用生物特异性识别过程来实现检测的传感器件。生物敏感元件包括生物体、组织、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸等,而生物传感器则是利用这些从微观到宏观多个层次相关物质的特异性识别能力的器件总称。生物传感器的研究涉及到界面过程、分子自组装等基本科学问题,为基础研究提出了很多挑战性问题。而生物传感器的应用还可能对临床检测、遗传分析、环境检测、生物反恐和国家安全防御等多个领域产生重要的影响。尽管生物传感器领域的发展非常迅速,然而如果我们回到生物体来看现有的生物传感技术的话,就很容易发现这些人工的生物传感器件在识别能力、灵敏度、特异性等各方面都远远逊色于生物体内的天然传感器("分子机器")。这就促使我们向生物体学习,用"多元、多功能、协同"的理念构建类似于"分子机器"的生物检测器件。DNA纳米技术领域的快速发展则为构筑这样的分子机器提供了新的可能。DNA纳米技术作为近年来新兴的前沿交叉领域,旨在利用DNA分子卓越的自组装和识别能力,将其作为一种纳米材料实现精确的自底向上(bottom-up)的纳米构筑,从而设计各种功能纳米结构。该领域的最新进展表明,利用自然界赋予DNA分子无与伦比的自我识别和精确组装能力可以从底向上组装出各种结构精巧、均一性好和功能复杂的DNA纳米结构和纳米器件。相对于通常的无机纳米结构而言,这些DNA纳米结构不仅制备简单、结构可控,而且易于实现生物功能化,尤其是再与无机纳米粒子结合起来的话,就可能实现常规纳米技术难以完成的复杂功能。本报告中将介绍我们实验室在利用基于DNA纳米技术的二维和叁维结构构筑新型生物传感器和纳米生物系统方面的研究工作。(本文来源于《第十叁届全国电分析化学学术会议会议论文摘要集》期刊2017-04-14）
傅迎春,张琪,李玲艳,谢青季,姚守拙[8]（2017）在《磁性纳米粒子电化学转化及其多重界面效应与生物传感应用》一文中研究指出基于铁系元素的物化性质拓展磁性材料的研究与应用促成了磁相关领域的快速发展,但磁材料电化学拓展鲜有报道。本文开发了基于多电位过程的电化学转化(ECC)磁性纳米粒子(MNPs)新方法,通过电极表面施加高电位产生H~+与MNPs反应生成铁离子,随后施加低电位促使铁离子与共存的亚铁氰化钾反应生成普鲁士蓝(PB)类似物(图1)。发现该过程表现出叁种有趣的界面效应。明显异于常规电化学表面传质过程的表面"生成-限域"效应使电沉积PB所需铁离子浓度降低叁个数量级,以及生成PB信号所需MNPs浓度低至10~(-20)mol级别(图2)。表面"模板"效应使生成的PB具有多孔结构,表现良好的电化学活性。表面"再生"效应进一步便利了电荷传递效应。籍此以MNPs为自牺牲标记物结合ECC新法发展了免疫生物传感器用于灵敏检测禽流感病毒(图1),检测限低至7.4×10~(-4)HAU (6mL),为已有可对比最灵敏同类传感器。该法可望开辟磁材料研究和应用以及电化学表面研究新方向。(本文来源于《第十叁届全国电分析化学学术会议会议论文摘要集》期刊2017-04-14）
左小磊[9]（2017）在《生物传感界面调控及在癌症检测中的应用》一文中研究指出生物探针的界面自组装及其精确调控一直是制约生物传感器发展的瓶颈问题,直接关系着生物探针的识别效率、识别速度和特异性等关键指标。长久以来,由于缺乏精确可控的纳米技术,这个瓶颈问题一直没能很好的解决。我们致力于将DNA纳米技术与界面生物分子的自组装精确调控相结合,可以在纳米级精度,实现生物分子的界面调控(包括对生物探针的组装密度,空间取向等)。在利用四面体DNA叁维纳米结构作为生物传感新平台的基础之上,我们设计了一系列具有不同尺寸大小的新型四面体,可在2.38-12.8纳米之间精确调控DNA探针之间的纳米距离,并通过电化学,荧光,原子力显微镜技术对这种界面进行了表征与测定,并深入探讨了DNA探针的识别效率和速度与探针之间距离的密切关系。例如:随着探针之间距离的增加,DNA靶分子与探针的杂交速率显着提高,最大可提高20倍;DNA探针对靶分子的捕获效率也由15%提升至85%;检测的灵敏度由1p M提升至1fM;同时DNA探针的特异性和选择性得到了很好的保持。我们称此技术为"跨尺度的界面精确调控",即传感界面具有纳米级精度的调控特性,同时又可以实现宏观尺度的制备。纳米级精确调控保证了传感界面的快速传质过程,而在宏观尺度的制备保证了极低浓度的靶分子与探针的碰撞几率。充分利用DNA纳米结构精确可调的特点,进一步发展了针对蛋白质、核酸(DNA/RNA)、小分子等不同分子水平靶标的高灵敏检测方法。基于这一精确自组装策略发展的通用生物检测平台为实现多分子水平肿瘤标志物的联合奠定了基础,为实现癌症早期精准检测提供了强有力的工具~(1-8)。(本文来源于《第十叁届全国电分析化学学术会议会议论文摘要集》期刊2017-04-14）
陆畅[10]（2017）在《DNA和二维纳米材料的界面作用行为及其在荧光生物传感中的应用》一文中研究指出石墨烯自2004年被Geim等报道后,以其独特的性能引起了科学家的广泛关注,推动了二维纳米材料领域的发展。石墨烯及衍生物具有优异的物理、化学和机械性能,同时合成方法简便,已被广泛用于研究新颖的纳米生物界面。最近几年,核酸与石墨烯的结合引起了研究者的极大兴趣。核酸稳定、较易修饰,对很多目标物可进行高选择性、特异性和亲和力的识别。因此,核酸DNA修饰的石墨烯等纳米材料具有更优异的性质和功能,如良好的生物相容性和生物分子识别能力,在生物传感、诊断及药物传递应用中有巨大的应用潜力。但还存在一些问题,如石墨烯氧化程度不易控制,影响了与DNA的相互作用,而它们对传感性能有较大影响;不同纳米材料的表面性质迥异,也给DNA修饰带来了很大挑战;在复杂的体系中,如何实现实时的监测并排除非特异试剂取代的干扰亟待解决。深入的理解核酸DNA与石墨烯等纳米材料界面的相互作用对研发各种生物相容的复合材料和生物传感器检测平台非常重要。基于石墨烯纳米材料的生物传感器制备工艺也有待进一步完善。针对以上问题,本文以二维纳米材料(包括石墨烯,金属硫族化合物)为纳米淬灭剂,通过设计DNA序列系统研究了 DNA与石墨烯等二维纳米材料的界面相互作用,并以此为基础研发了多种荧光生物传感器用于检测DNA、重金属离子。本文内容主要分为四个部分:一、DNA和二维石墨烯纳米材料所构建的生物传感器具有灵敏度高、稳定性好、线性范围宽等优点。但石墨烯氧化程度不易控制,限制了其在生物传感器中的应用。本工作制备了不同氧化程度的氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)和还原石墨烯(reduced Graphene Oxide,rGO),将氧含量从40%减少到18.8%。用荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)方法研究 DNA和GO、rGO表面的相互作用,并比较了基于GO和rGO的生物传感器检测DNA的效果。结果表明,与GO相比,rGO表面对DNA的吸附能力比GO高2.6倍,rGO表面吸附DNA的速度更快、吸附在rGO上的DNA更不容易受到温度、pH、尿素及有机试剂引起的解吸附的干扰。rGO传感器更不易受到DNA非特异取代的影响。加入互补DNA可有效诱导探针从rGO表面解吸附,rGO传感器的解吸附曲线的信号-背景比值比GO的高4倍,信号-噪音比值比GO的高2倍,这两个比值代表两种传感器的灵敏度,表示rGO传感器的灵敏度更高。综上,减少氧化程度得到的rGO表面含有更多的负电荷和可与DNA π-π堆积的原子区,对DNA的吸附能力更强,构建的传感器对DNA检测的灵敏度更高,更不容易受到非特异取代的干扰。本研究量化研究了石墨烯氧化程度对传感性能的影响,提高了石墨烯传感器对DNA的检测性能。二、为制备性能更好的生物传感器,除了石墨烯纳米材料,近年来有许多新的纳米材料与DNA结合被应用于构建生物传感界面,如二维纳米材料二硫化钼(MoS2)和二硫化钨(WS2)等。MoS2、WS2与GO结构相似,都是重要的二维纳米材料,它们虽都能吸附单链DNA,但由于表面性质迥异,会影响DNA与纳米材料表面间的相互作用,给DNA的修饰带来了很大的影响,目前对DNA和MoS2、WS2界面作用机理的研究还不够深入,限制了其在生物传感中的应用。为此,本章从响应机理和吸附过程展开研究和论述,为石墨烯类二维材料在生物传感分析中的应用奠定了基础。通过研究DNA和MoS2、WS2这几种纳米材料表面吸附和解吸附行为,发现加入不同的变性试剂后DNA更容易从GO解吸附,但加入表面活性剂后MoS2和WS2表面解吸附的DNA更多,由此提出了 MoS2、WS2和GO界面对DNA的响应机理,即DNA通过π-π堆积和氢键吸附在GO表面、通过范德华力吸附在MoS2和WS2表面,并构建了基于MoS2、WS2和GO的荧光传感界面,实现了对DNA的灵敏测定,检测限分别为1.48nM、2.92nM、和1.61 nM。以上界面理论的研究为设计及优化基于DNA和二维材料的传感设备奠定了基础。叁、DNA修饰的纳米材料在自组装、生物传感以及药物递送等领域有着广泛的应用前景,其中一个关键的环节是DNA定向修饰从而实现纳米材料的功能化。然而,不同类型的纳米材料表明性质迥异,给DNA修饰带来了很大的挑战。为了进一步提高DNA在纳米材料表面的修饰效率及稳定性,本章系统研究了简单重复的DNA序列与纳米材料间的相互作用,并发现poly-C(聚胞苷酸)DNA可作为通用的配体与四类常见的但不同的表面进行强吸附,这几类材料不仅包括前几章研究的纳米碳材料(单层氧化石墨烯和单层碳纳米管)、过渡金属二硫化物(MoS2和WS2),还包括过渡金属氧化物(Fe3O4和ZnO)、金属纳米粒子(Au和Ag)。相对于其他序列,poly-C能够更紧密地结合前叁类纳米材料。而且当DNA整体的吸附能力较弱时,poly-C的表现尤为突出。含poly-CDNA修饰的氧化石墨烯对互补链的捕捉要快于含poly-A修饰的氧化石墨烯。本研究提供了将功能DNA连接在多数通用纳米材料的方法,实现了纳米材料表面功能化,并适用于DNA检测。四、用物理吸附法将DNA连接在GO表面构建的传感器容易受到非特异试剂取代的影响,无法在复杂体系中实现对目标物的实时监控。为此,本章将连有荧光团的DNA探针通过EDC/NHS交联反应共价固定到GO表面,荧光发生淬灭,加入待测物Hg2+后,荧光团与GO表面距离增大,荧光信号恢复。荧光的恢复程度与Hg2+的浓度成正比,从而达到定量检测Hg2+的目的。该方法构建的共价传感器与物理吸附法构建的非共价传感器在灵敏度、选择性、信号动力学和重复性方面进行了对比。结果表明,DNA与氧化石墨烯表面结合方式的不同会影响传感界面的效果,与非共价传感器相比,共价传感器更稳定、重复性好,不易受到非特异探针取代的影响,具有商的灵敏度和相似的选择性。共价传感和非共价传感器的对Hg2+的检测限分别为163和20.6nMHg2+,灵敏度分别为1.58和1.93倍/μM Hg2+,并实现了对实际样本中Hg2+检测,为复杂体系中金属离子的实时监测提供了解决方法。(本文来源于《浙江大学》期刊2017-04-01）
生物传感界面论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
生物污染是很多领域普遍存在的问题,如生物传感器、药物输送及体内移植设备等。在生物传感器方面,生物污染主要指蛋白质的非特异性吸附及细胞粘附等,这些现象会严重影响生物传感器的性能。因此,构建抗污染的生物传感界面,减少蛋白质的非特异性吸附,对于实现准确灵敏的生物传感至关重要。抗污染材料通过在基底表面形成一层水化层,能够防止蛋白质的非特异性吸附和细胞粘附。本论文基于半胱氨酸、多肽和两性离子聚合物叁种抗污染材料,构建了不同的抗污染生物传感界面,并应用于疾病标志物的检测。主要研究内容如下:(1)以半胱氨酸为抗污染材料,制备了一种简单、高选择性的生物传感器,用于检测免疫球蛋白E(IgE)。首先,通过循环伏安法将3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)和甘氨酸(Gly)沉积到玻碳电极表面,制备Gly/PEDOT复合材料。该材料的表面微结构粗糙,可有效增大修饰电极的比表面积。随后,将抗污染材料半胱氨酸和生物识别分子IgE适配体,同时固定到Gly/PEDOT纳米复合材料表面,构建了IgE生物传感器。制备的生物传感器线性检测范围为0.01-100ng/m L,检测限为0.01 ng/mL。此外,该生物传感器具有良好的抗污染效果,在2%人血浆样品中仍能有效抑制蛋白质的非特异性吸附,有望在临床检测中得到应用。(2)将抗污染材料多肽和叁磷酸腺苷(ATP)适配体自组装到金纳米粒子(AuNPs)修饰的金电极上,制备了检测ATP的抗污染生物传感器。在该体系中,通过在金电极表面沉积一层AuNPs来增大金电极的比表面积,为多肽和适配体提供更多的固定位点。利用Au-S键,将抗污染多肽和ATP适配体一步自组装到AuNPs修饰的金电极上,构建了生物传感器,可以用来检测ATP。多肽的引入,使生物传感器界面的亲水性得到明显改善,可以有效抑制蛋白质的非特异性吸附,从而能够检测1%血浆中的ATP。基于ATP适配体和两性离子多肽构建的适配体传感器,其线性范围为0.1 pM-5.0 nM,检测限为0.1 pM。此外,该适配体传感器还具有优异的选择性和稳定性。(3)以1-乙烯基咪唑和溴乙酸为原料,合成了咪唑型两性离子聚合物单体作为抗污染材料,构建了检测乳腺癌易感基因(BRCA1)的电化学生物传感器。通过Au-S键将引发剂自组装到金电极表面,使其富含溴(-Br)。利用表面引发的电子转移生成催化剂的自由基聚合反应(SI-ARGET ATRP)反应将咪唑型两性离子聚合物单体接枝到金电极表面,构建抗污染界面。然后利用抗污染材料表面的羧基,将含有氨基的生物识别分子固定在抗污染界面上,发展了检测目标分子BRCA1的生物传感器。构建的电化学生物传感器具有优良的传感性能,对目标物的线性检测范围为10~(-15)-10~(-8) mol/L。由于抗污染材料的引入,该生物传感器即使在5%的人血清样品中,信号变化率仍能维持在3.5%以下,呈现出良好的抗污染性能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
生物传感界面论文参考文献
[1].陈艳霞.仿生超浸润界面的构筑及其在生物传感中的应用[D].北京科技大学.2019
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[3].李敏.纳米生物传感界面的功能调控及其在生物检测中的应用[D].中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所).2018
[4].张韬顺.基于功能型寡聚核苷酸传感界面的电化学生物传感器[D].闽南师范大学.2018
[5].黄亚培.基于新型纳米材料信号放大的生物传感界面的构筑及其在赭曲霉毒素A检测中的研究[D].江西师范大学.2018
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[7].樊春海.基于DNA纳米技术的有序界面构筑与电化学生物传感应用[C].第十叁届全国电分析化学学术会议会议论文摘要集.2017
[8].傅迎春,张琪,李玲艳,谢青季,姚守拙.磁性纳米粒子电化学转化及其多重界面效应与生物传感应用[C].第十叁届全国电分析化学学术会议会议论文摘要集.2017
[9].左小磊.生物传感界面调控及在癌症检测中的应用[C].第十叁届全国电分析化学学术会议会议论文摘要集.2017
[10].陆畅.DNA和二维纳米材料的界面作用行为及其在荧光生物传感中的应用[D].浙江大学.2017