阵列电化学生物传感器研究进展

阵列生物传感器技术作为一种高通量、快速、选择性高和集成化的分析技术,已在基因组学和蛋白质组学的研究和药物筛选、环境分析,食品分析,临床诊断等领域中得到广泛的应用.阵列生物传感器主要有阵列光学生物传感器和阵列电化学生物传感器.阵列电化学生物传感器是将生物分子识别物质如酶、抗原/抗体、DNA等固定在阵列电极上,以阵列中每根电极产生的电化学信号作为检测信号的电化学分析器件.阵列电化学生物传感器以灵敏度高、分析速度快、选择性好、易于微型化和集成化以及仪器价格低廉等特点受到了研究工作者的极大关注.本文简单介绍了阵列电化学生物传感器的原理和特点,重点评述了2005年以来阵列电化学生物传感器在单组份检测和多组份同时检测两方面的研究进展,简单讨论了阵列电化学生物传感器研究中存在的问题.     

基于石墨烯和金纳米棒的电化学核酸适配体传感器同时检测赭曲霉毒素A和伏马菌素B

利用石墨烯(GR)通过π-π相互作用吸附单链DNA,结合金纳米棒(AuNRs)对巯基修饰的物质的高吸附能力,构建新型电化学核酸适配体传感器,用于赭曲霉毒素A(OTA)和伏马菌素B1(FB1)的同时检测研究。GR和AuNRs具有比表面积大、导电性强的优点,能够实现信号放大,电化学信号探针硫堇和二茂铁的初始电流信号分别达到299. 3和314. 8μA。利用制备的传感器对OTA和FB1进行同时检测,得到线性范围为5×10-4～1×103ng/mL,检出限分别为0. 34和0. 17 pg/mL。该传感器对黄曲霉毒素B1和玉米赤霉烯酮有较好的抗干扰性能。对相同条件下制备的传感器进行测定的结果表明,该传感器具有可接受的重现性和重复性。对OTA和FB1加标的啤酒样品进行检测,平均回收率分别为94. 1%～97. 7%和87. 1%～95. 3%,表明该传感器可以用于实际样品的检测。     

石墨活性膜 IgG 免疫传感器的研制

用电化学聚合和戊二醛交联的方法,将羊抗人 IgG 抗体固定在石墨电极表面,研制成固态活性膜直接 IgG 免疫传感器,对人血清 IgG 进行了测定.并对免疫传感器的测定、再生、保存条件、精密度、测定范围和选择性及与 IgG 免疫扩散测定法的相关性进行了研究.结果表明,石墨活性膜 IgG 免疫传感器具有操作简单、快速、测定准确度和精密度高的特点,为今后免疫传感器的研制提供了一种新的方法.     

一种用于CYP3A5基因分型的电化学传感器阵列设计

目的:设计一种用于检测CYP3A5基因分型的电化学传感器阵列及其不同基因型的判别方法。方法:设计的电化学基体由印刷电路板(PCB)组成,该电路板包含一组金电极。每个金电极表面修饰有包含单链捕获探针的自组装单分子膜。设计中使用二茂铁做为电活性指示剂,基因分型检测是通过两种不同电势的二茂铁衍生物分别标记等位基因特异性信号探针来实现。结果:该设计能构建一种快速准确、操作简便的DNA电化学传感器阵列检测系统。结论:本文设计为使用电化学方法检测基因分型提供了一种新方法和新技术。     

一种用于CYP3A5基因分型的电化学传感器阵列设计

目的：设计一种用于检测CYP3A5基因分型的电化学传感器阵列及其不同基因型的判别方法。方法：设计的电化学基体由印刷电路板（PCB）组成,该电路板包含一组金电极。每个金电极表面修饰有包含单链捕获探针的自组装单分子膜。设计中使用二茂铁做为电活性指示剂,基因分型检测是通过两种不同电势的二茂铁衍生物分别标记等位基因特异性信号探针来实现。结果：该设计能构建一种快速准确、操作简便的DNA电化学传感器阵列检测系统。结论：本文设计为使用电化学方法检测基因分型提供了一种新方法和新技术。     

羧基化石墨烯/半胱胺修饰金电极对多巴胺的电化学行为研究

为了基于羧基化石墨烯/半胱胺修饰金电极建立更为先进的多巴胺生物传感器，以定量检测儿茶酚胺类神经递质多巴胺，利用自组装技术将半胱胺修饰于金电极上，再利用1-乙基-\[3-二甲基氨基丙基\]碳酰二亚胺盐酸化物/N-羟基琥珀酰亚胺（EDC/NHS）交联剂将羧基化石墨烯固定在修饰后的金电极上制成多巴胺电化学传感器。先对修饰电极进行表征以检验其灵敏度，再利用循环伏安法研究该电极在多巴胺溶液中的电化学行为，包括检测条件的优化和传感器性能的测定。修饰电极表征结果表明，羧基化石墨烯/半胱胺修饰金电极提高了电极传递电子的能力，具有较高的灵敏度。经单因素实验得出，最佳检测条件为利用pH 6.00的0.30 mol·L-1磷酸盐缓冲溶液（PBS）配制多巴胺溶液，扫描速率设定为200 mV·s-1。在最佳检测条件下，制备的多巴胺电化学传感器电流的大小随着多巴胺浓度的增大而增大，在1.0×10-3~3.5×10-3 mol·L-1范围内呈现良好的线性关系，线性回归方程为I=8.120 6C+7.017，相关系数R2为0.999 5。且该传感器精密度好，稳定性强，具有一定的抗干扰能力。研究结果为药物盐酸多巴胺注射液中多巴胺含量测定提供了支撑。     

重组结核分枝杆菌Hsp16.3的纳米金免疫传感器检测Hsp16.3抗体

克隆和表达结核分枝杆菌热休克蛋白16.3(Hsp16.3),建立纳米金免疫传感器检测结核病患者血清Hsp16.3抗体。PCR扩增hsp16.3基因,构建重组表达质粒pQE30-hsp16.3,表达和纯化Hsp16.3,Western blot分析其反应原性;晶种生长法制备金纳米棒并连接Hsp16.3,建立纳米金免疫传感器检测血清Hsp16.3抗体,接受者操作特性(ROC)曲线评价其灵敏度和特异性。成功构建重组表达质粒pQE30-hsp16.3,纯化Hsp16.3具有良好的反应原性;Hsp16.3的纳米金免疫传感器分别检测50例结核病患者、42例非结核肺病患者和50例体检健康者血清,红移值大于3.5的例数分别为42、7、1例;ROC曲线显示,曲线下面积0.888(P0.01),界值3.5,灵敏度82%,特异性98%。结果表明,Hsp16.3的纳米金免疫传感器可用于检测结核病血清Hsp16.3抗体。     

分子印迹技术应用于血清中地高辛的快速检测

应用分子印迹的方法制备对地高辛有特异性吸附性能的印迹聚合物颗粒,再将颗粒与琼脂糖混合并固定于玻碳电极上制备成地高辛分子印迹聚合膜传感器,传感器可以特异性地结合模板分子地高辛且其电化学信号与模板浓度相关,再用它来检测血清中地高辛的含量。结果表明:分子印迹传感器具有制作简便、成本低、检测快速、特异性高、稳定性好等优点,检测下限为1.28 nmol/L,检测时间为5 min。     

电化学阻抗谱在生物传感器研究中的应用进展

电化学阻抗谱(EIS)是近年快速发展起来的一种电化学分析方法。它具有良好的界面表征作用,特别适合于分析电极表面生物敏感膜的制备、生物学反应的动力学机制,已逐渐成为生物传感器研究的有效辅助方法。简要概述了EIS技术的原理,及其在各种生物传感器中的应用进展。     

亲和素-生物素间接偶联的压电DNA传感器研究

采用3 3′-二巯基硫代丙酸的金电极自组装技术,用乙基3-（3-二甲氨基）碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基磺基琥珀酰亚胺（NHS）偶联剂将亲和素固定于金电极上,联于生物素标记的探针,制备成压电DNA传感器的检测电极,和杂交液中的待检葡萄球菌肠毒素B的ssDNA进行杂交,通过频率信号检测DNA杂交的量,达到检测的目的.采用不同长度的基因片段进行了研究,制作的传感器一致性、特异性都较好;杂交后的电极,电极再生后,传感器可以重复使用.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Determination of stoichiometry of radioiodination of proteins

A sensitive method for the detection of small quantities of hydrophobic antioxidant free radical scavengers such as butylatedhydroxytoluene (BHT) and butylatedhydroxyanisole (BHA) in aqueous samples is described. The procedure involves extraction of the hydrophobic free radical scavenger into an organic solvent phase, followed by the subsequent reaction of an aliquot of this extract with the stable cation radical tris(p-bromophenyl)amminium hexachloroantimonate (TBACA). In experiments with BHT and BHA, the loss of TBACA absorbance at 730 nm was found to be linearly proportional to the amount of antioxidant added, with quantities of BHT as small as 200 pmol being easily detectable. In aqueous suspensions of dimyristoylphosphatidylcholine vesicles, assays of the aqueous BHT concentration showed that BHT partitioned strongly into the membrane phase, achieving very high BHT/phospholipid ratios. For a given concentration of BHT, partitioning into the membrane phase was greater in large, multilamellar liposomes than in either small, single-walled vesicles or in purified rat brain synaptic vesicle membranes. Direct assay of BHT and BHA in phospholipid membranes, however, was complicated by a nonspecific interaction between TBACA and the phospholipid.