研究目的
开发一种基于金纳米颗粒与CdS:Mn量子点间激子能量转移的淬灭型夹心式光致电化学适体传感器,用于蛋白质的高选择性高灵敏检测。
研究成果
所开发的夹心型光电化学适配体传感器成功实现了对凝血酶的高灵敏度检测(检测限达30飞摩尔),具有宽线性范围(0.1皮摩尔至8纳摩尔)、良好选择性和稳定性。CdS:Mn与金纳米颗粒之间的能量转移效应结合空间位阻作用,可引发显著的光电流猝灭。该平台具有灵活性,通过使用相关适配体可扩展至其他蛋白质靶标,在生物分析应用中展现出巨大潜力。
研究不足
该方法依赖于特定的适配体-蛋白质相互作用,这可能限制其对无可用适配体的蛋白质的适用性。为获得最佳性能,需优化实验条件(如二氧化钛浓度、沉积循环次数)。虽已测试其他血清成分的潜在干扰,但未进行详尽探究。该传感器的稳定性和选择性已评估,但在不同环境中的长期稳健性可能需要进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
整体设计采用夹心型适配体传感界面,壳聚糖修饰的CdS:Mn/TiO2/ITO电极固定捕获DNA(S1)。目标蛋白(凝血酶)存在时,AuNPs标记的DNA(AuNPs-S2)结合形成夹心结构,引发能量转移(ET)和空间位阻效应导致光电流淬灭。理论模型包括CdS:Mn与AuNPs间的能量转移及光电化学原理。
2:样本选择与数据来源:
以凝血酶为目标蛋白。寡核苷酸(S1和S2)按特定序列合成。实际样本为郑州大学第一附属医院人血清,稀释100倍。
3:实验设备与材料清单:
ITO玻片(JH52型)、TiO2粉末(P25)、Cd(NO3)2?4H2O、Na2S?9H2O、Mn(Ac)2?4H2O、壳聚糖、戊二醛、BSA、抗坏血酸、由HAuCl4和柠檬酸钠合成的AuNPs、生工生物合成的寡核苷酸。设备:PEAC200A光化学反应仪、RST5210F电化学工作站、SEM(JEOL JSM-6700)、EDS(牛津Inca Energy 400)、紫外可见分光光度计(Lambda 35)、三电极体系(ITO工作电极、Pt对电极、Ag/AgCl参比电极)。
4:5)、Cd(NO3)2?4H2O、Na2S?9H2O、Mn(Ac)2?4H2O、壳聚糖、戊二醛、BSA、抗坏血酸、由HAuCl4和柠檬酸钠合成的AuNPs、生工生物合成的寡核苷酸。设备:
4. 实验步骤与操作流程:(a)合成AuNPs并与S2 DNA偶联制备AuNPs-S2。(b)制备修饰电极:清洗ITO,涂覆TiO2悬浮液并烧结,通过SILAR法沉积CdS:Mn。(c)构建PEC适配体传感器:用壳聚糖和戊二醛处理电极,固定S1并用BSA封闭。(d)测量:与凝血酶和AuNPs-S2孵育,在含AA的PBS中用白光(400-700 nm)照射,0.0 V电位下以10秒开/关间隔测量光电流。
5:0)、EDS(牛津Inca Energy 400)、紫外可见分光光度计(Lambda 35)、三电极体系(ITO工作电极、Pt对电极、Ag/AgCl参比电极)。 实验步骤与操作流程:
5. 数据分析方法:记录并分析光电流响应以确定与凝血酶浓度的关系。对光电流递减量与浓度对数进行线性回归。采用EIS和SEM/EDS进行表征。实际样本验证包含回收率和RSD的统计分析。
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Scanning electron microscope
JSM-6700
JEOL
Used for surface topography characterization of TiO2 and CdS:Mn/TiO2.
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Energy-dispersive spectroscopy
Inca Energy 400
Oxford
Used for elemental analysis of the modified electrodes.
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ITO slice
JH52
Zhuhai Kaivo Optoelectronic Technology Co., Ltd.
Used as the working electrode substrate for photoelectrochemical measurements.
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TiO2 powder
P25
Degussa Co.
Used to form the TiO2 layer on ITO for sensitization with CdS:Mn quantum dots.
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Photochemical reaction apparatus
PEAC200A
Tianjin Aida Hengsheng technology development Co., LTD
Serves as the irradiation source for photoelectrochemical measurements.
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Electrochemical workstation
RST5210F
Zhengzhou Shiruisi Instrument Technology Co., Ltd
Used to record photocurrent and perform electrochemical impedance spectroscopy.
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UV-Vis spectrometer
Lambda 35
Pgeneral General Instrument
Used to obtain UV-Vis spectra of AuNPs and fluorescence spectra of CdS:Mn.
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