幾種腫瘤細胞和蛋白質納米生物傳感的壓電電化學研究.pdf

1、細胞傳感分析新方法的建立、細胞兼容性界面的構建對促進生物醫(yī)藥、生物技術及組織材料工程發(fā)展具有重要作用。研究腫瘤相關抗原的高效電化學免疫分析新方法對臨床癌癥早期預警具有現(xiàn)實意義。納米材料因其特殊的光、電、磁、熱、力學等性能，在生化分析與生物傳感領域顯示出重大的應用潛力。本學位論文在簡要綜述了細胞傳感分析以及電化學免疫分析的進展、壓電傳感技術以及納米材料在生化分析領域的應用等的基礎上，利用石英晶體微天平（QCM）和電化學技術在細胞行為監(jiān)測以

2、及蛋白質免疫傳感等方面開展了一些研究工作，主要內容如下： 1.以QCM對人乳腺癌細胞（MCF—7）在裸金電極上的粘附、生長行為進行了實時監(jiān)測。結合顯微鏡對照實驗討論了QCM響應與細胞數(shù)目和表面覆蓋度的關系。結果發(fā)現(xiàn)，在細胞粘附過程中，頻率（f0）和動態(tài)電阻（R1）改變是電極表面質量、粘密度以及應力綜合作用的結果，并且一定范圍內與細胞的覆蓋度成正比。 2.以QCM實時、動態(tài)監(jiān)測了MCF—7細胞在殼聚糖/多壁碳納米管（CS/

3、MWCNTs）和殼聚糖（CS）修飾電極上的粘附生長行為。討論了同步記錄的諧振頻率和動態(tài)電阻響應，發(fā)現(xiàn)細胞在CS/MWCNTs修飾電極上粘附所引起的壓電響應均大于CS修飾電極，表明前者更適于細胞的粘附和生長。采用MTT實驗、熒光顯微鏡、循環(huán)伏安以及電化學阻抗譜（EIS）對細胞培養(yǎng)前后的電極進行了表征，支持了QCM法的結論。 3.提出了一種懸浮細胞的磁固定和電化學檢測新方法。制備了正電性磁性納米粒子（CMNPs），利用其與細胞的靜電

4、作用，在電極上磁固定懸浮細胞人白血病K562細胞，以QCM技術監(jiān)測了磁固定過程。對所固定K562細胞進行循環(huán)伏安測試，所得陽極電流峰峰高與細胞活性成正比，籍此考察了抗腫瘤藥5—氟尿嘧啶（5—FU）的細胞毒性，與常規(guī)MTT法吻合。 4.提出了一種仿生復合納米材料界面固定貼壁腫瘤細胞和電化學檢測的新方法。通過溶液吸附法合成羥基磷灰石—多壁碳納米管（HA—MWCNTs）并將其修飾在電極表面，以QCM技術研究了成骨肉瘤細胞MG—63在H

5、A—MWCNTs修飾電極上的粘附生長過程。HA—MWCNTs具有良好的生物親和性和導電性。對所固定的MG—63細胞進行循環(huán)伏安測試，所得陽極電流峰峰高與細胞活性成正比，優(yōu)化了實驗條件，考察了細胞培養(yǎng)過程中細胞活性以及抗腫瘤藥5—氟尿嘧啶（5—FU）的細胞毒性，與常規(guī)MTT分析法結果一致。 5.以QCM—EIS聯(lián)用技術原位動態(tài)監(jiān)測了抗人IgG在幾種修飾電極上的吸附和與人IgG的免疫反應。分別制備了戊二醛、納米金（nanoAu）以及

6、多壁碳納米管（MWCNTs）修飾金電極，記錄和討論了抗體吸附及免疫反應所引起壓電石英晶體（PQC）的諧振頻率（f0）、動態(tài)電阻（R1）以及電化學阻抗等參數(shù)。以循環(huán)伏安以及電化學阻抗譜法對抗體吸附和抗體—抗原反應前后的電極進行了表征。比較了抗人IgG在不同表面的吸附量以及免疫活性，結果表明，納米金修飾電極的吸附量最大，其次是多壁碳納米管修飾電極，而抗體在幾種表面的活性基本一致。同時，利用所得頻率和界面阻抗參數(shù)計算了免疫反應的結合常數(shù)。

7、 6.基于金微電極以及納米金制備了一種超靈敏阻抗型甲胎蛋白（AFP）免疫傳感器。通過金微電極（100μm直徑）自組裝納米金，實現(xiàn)AFP抗體固定，循環(huán)伏安掃描以及原子力顯微鏡（AFM）對納米金固定抗體前后的電極表面進行了表征。優(yōu)化了實驗條件，與常規(guī)金圓盤電極進行了比較，并對不同濃度AFP抗原進行了檢測，線性范圍為0.005—50 ng mL-1，檢測限為0.76 pg mL-1。結果表明，該免疫傳感器具有超高靈敏度、良好的重現(xiàn)性和抗非

8、特異性吸附性能，有一定的潛在應用價值。 7.基于載有電子媒介體的納米復合物膜制備了一種新型無標記安培型癌胚抗原（CEA）免疫傳感器。首先合成金納米粒子和甲苯胺藍摻雜二氧化硅納米粒子，以殼聚糖為交聯(lián)劑，將兩者混合滴干成膜制備了免疫修飾電極?？疾靸?yōu)化了實驗條件，并對CEA進行了檢測，線性范圍為1—80 ngmL-1，檢測下限為0.65 ng mL-1。實驗結果表明，該免疫傳感器具有良好的伏安響應，納米粒子的協(xié)同作用使響應電流信號大大