介孔溶胶凝胶薄膜电化学可控制备新方法及相关核酸适体生物传感器研究

本项目以电化学沉积化学可控溶胶-凝胶超薄膜为基点，以溶胶-凝胶介孔膜、溶胶-凝胶复合膜为基础，对介孔膜的孔径大小及方向、成孔原理、成膜原理及膜的电化学性质进行系统研究，发展化学可控、孔径均一、膜孔方向垂直于基底表面、生物兼容性好、有利于界面传质的超薄生物传感界面。开发一系列具有特定功能的介孔材料，改善生物识别特性与信号转换功能，实现固定化与功能化的统一。在此界面上综合"点击化学"固定生物分子技术及纳米生物技术，建立核酸适体生物传感界面，探索新的检测原理，探讨解决固定化失活、低负载、非特异性吸附、取向控制等难题，发展基于核酸适体快速、高灵敏度、高特异性的新型生物传感技术与器件，探索核酸适体生物传感方法学与技术方面的基础性问题，为高性能核酸适体生物传感技术与器件的研究提供理论与技术依据，并解决疾病诊断、环境与食品监测、药毒物检测等相关重要问题。

本研究工作基本按计划进行。发展了化学可控、生物兼容性好、有利于界面传质的超薄生物传感界面。开发了一系列具有特定功能的纳米材料及纳米复合材料，改善了生物识别特性与信号转换功能，实现了固定化与功能化的统一。结合固定生物分子技术及纳米生物技术，建立了核酸适体生物传感界面及新型免疫传感界面，发展了高性能核酸适体生物传感技术及癌症标记物的高灵敏检测，为解决疾病诊断、环境与食品监测、药毒物检测等相关重要问题提供了理论基础和解决方案。(1) 核酸适体生物传感及DNA酶催化研究。采用酶切循环信号放大技术，设计了一种通用的放大信号荧光适体传感器用于IgE的荧光检测。基于磷酸酯 (PPi) 与Zn2+之间的强作用力，Zn2+ 被捕获使DNA的活性有效被抑制这一原理。首次报道了荧光传感系统用于碱性磷酸酯酶 (ALP)的高灵敏检测。ALP的引入可催化PPi 水解并释放自由的Zn2+， 活化DNA酶催化裂解分子探针，产生显著荧光增强信号。用光谱学法，荧光法和黏度测量法研究了白藜芦醇和小牛胸腺DNA(ctDNA)在生理条件下的相互作用，以及毛地黄黄酮与小牛胸腺DNA（ctDNA）相互作用机理。(2) 新型电化学免疫生物传感器用于癌症标记物检测。研究了新型电化学免疫传感方法用于癌症标记物前列腺特异抗原(PSA)、蛋白标记物血小板衍生生长因子（PDGF-BB）、蛋白生物标记物-白细胞介素-6的灵敏检测。发展了基于包覆二茂铁聚苯乙烯微球的信号放大方法。此微球作为电化学标记物构建电化学免疫传感器用于前列腺抗原(PSA)、白细胞介素17的高灵敏检测及超灵敏同时检测白细胞介素6和白细胞介素17。 (3) 新型纳米超薄传感界面构建。设计Pd纳米棒阵列/溶胶—凝胶膜超薄传感界面，实现葡萄糖的无酶测定，并且能实现混合体系中多巴胺、尿酸和抗坏血酸的测定。制备了钯纳米颗粒修饰的二氧化铈 (Pd-CeO2)，并成功用于构建葡萄糖，尿酸，抗坏血酸及多巴胺生物传感器。制备了Pt/Fe3O4-CeO2新型纳米复合材料修饰电极，并用该材料作为催化剂在酸溶液中对甲醇的电化学氧化行为进行研究。制备了金纳米粒子修饰的CeO2纳米粒子并构建了对水合肼有很好的电化学催化氧化活性的电化学传感器。合成了合成了纳米金@碳纳米空心微球。此纳米空心碳球尺寸均一，性质稳定，在对邻硝基苯酚的还原反应中表现了良好的催化能力。