适体电化学传感器的研究进展

核酸适体(aptamer)指的是经过一种新的体外筛选技术-SELEX(指数富集配体系统进化),从随机单链寡聚核苷酸文库中筛选出来的短的单链寡聚核苷酸,不仅对目标分子有高特异性和高亲和力,而且具有分子量小、易体外合成与修饰并可以反复变性复性等特性,其在分析化学、基因调控、蛋白质组研究、疾病治疗与新药研发等方面具有广阔的应用前景.而电化学检测由于其具有快速、灵敏、简单、成本低廉及易于与其它技术连用等优点而在适体传感器的发展中占有重要的地位,因此,近几年电化学适体传感器的发展已成为研究的热点.该文对电化学适体传感器的发展做一简单综述,并探讨了电化学适体传感器的发展方向.     

压电核酸适体传感器用于星形胶质瘤细胞的检测研究

利用巯基自组装技术制备了压电核酸适体传感器,用于星形胶质瘤细胞的检测.同时研究了界面结合反应的热、动力学行为.结果表明:该传感器响应的线性范围为1.55×103～3.64×104个/mL,线性回归方程为△f=-41.6-1.32×10-2c,相关系数为0.997; 星形胶质瘤细胞与压电石英晶体上的核酸适体的结合行为符合Langmuir方程,反应的结合常数为6.67×106 M-1,25℃时反应速率常数为1.05×105M-1 8-1.     

ZnO纳米棒修饰的QCM气体传感器检测NH_3研究

主要介绍了ZnO纳米棒修饰的石英晶体微天平(QCM)气体传感器的制备与测试。采用两步法在石英晶振片表面制备直径为100 nm的ZnO纳米棒敏感膜,构成QCM NH3传感器。检测系统为自主研发的基于LabVIEW平台的QCM气体传感器频率测试软件。检测NH3的体积分数为5×10-6~50×10-6,响应时间均在10 s以内,最大频差值为10.9 Hz,响应最大频差值与NH3体积分数呈现良好的线性关系。室温条件下,ZnO纳米棒敏感膜可以完全实现吸附解吸过程,具有可逆性。该传感器性能稳定,响应灵敏,具有重复性。     

涂敷脲醛树脂的石英晶体微天平湿度传感器

在碱性条件下预先合成脲醛树脂单体,然后在酸性条件下于石英晶体的电极上原位合成脲醛树脂高分子薄膜,制备了石英晶体微天平湿度传感器。同时考察敏感膜厚度对检测灵敏度的影响以及传感器的响应特性、重复性和稳定性。试验结果表明:涂敷脲醛树脂薄膜的传感器频率随测试的相对湿度变化明显,传感器具有良好的重复性和稳定性。制作的湿度传感器可应用于实际的生产、生活中。     

基于蛋白质修饰的纳米金探针的石英晶体微天平分析

用蛋白质修饰的金纳米颗粒作为探针,采用树枝状放大途径,结合石英晶体微天平(QCM)技术对人免疫球蛋白G(IgG)进行检测.通过在QCM的金电极表面组装一层蛋白A将羊抗人IgG抗体固定于传感界面用以捕获分析物IgG.利用纳米金标记的抗体和由金标抗体及金标蛋白A构成的免疫复合物分别作为一级放大标记物和二级放大标记物,可以显著放大抗原-抗体的识别信号.用QCM对金标抗体和胶体金免疫复合物的放大过程进行了连续监测.对金标抗体的稀释倍数和复合物的组成进行了优化.一级放大和二级放大的频率信号与人IgG浓度在10.9μg/L～10.9 mg/L范围内呈良好的线性关系,经过二级放大后,用QCM可检测低至3.5 μg/L的IgG.     

QCM振荡频率检测平台的建立及其稳定性探讨

压电石英晶体振荡器谐振频率的稳定性是构建晶体微天平检测平台的前提,环境温度是导致稳定的石英晶体振荡器的频率漂移的主要因素。本文通过理论分析,选用合适晶片、采用差频技术构建特殊的振荡电路,消除了检验检测平台由于环境温度引起的频率漂移,从而提高了微天平的稳定性,使传感器的性能得到明显提高。     

基于金纳米颗粒免疫凝集的压电传感技术快速检测人血清免疫球蛋白IgG

发展了一种利用金纳米颗粒免疫凝集的压电传感技术用于人血清免疫球蛋白IgG的简单、快速、高灵敏检测.以金纳米颗粒替代传统胶乳标记羊抗人IgG诊断血清(抗IgG),利用石英晶体微天平(QCM)直接灵敏响虚因金纳米颗粒免疫凝集而引起溶液的非质量参数(密度、粘度等)的变化.考察了pH值、离子强度和抗IgG-金纳米颗粒浓度对免疫凝集反应的影响,并进行了质控实验.结果表明,该传感技术毋需固定活性组分,可快速榆测浓度下限0.38μg/mL的免疫球蛋白IgC.定量能力与经典ELISA法相接近,可基本满足临床疾病诊断的生化检测要求.     

基于QCM的湿度传感器等效电路模型研究

基于石英晶体微天平(QCM)的湿度传感器是一种以石英晶体为核心元件的新型高灵敏度传感器.根据气相中晶体振荡电路的起振和稳定条件,对晶体表面敏感薄膜吸附水分时等效电路参数的变化进行建模,得到了一种新型的基于QCM的湿度传感器等效电路模型.通过电路仿真软件PSPICE对模型进行仿真,并搭建QCM湿度传感器实验测量平台,结果验证了基于QCM的湿度传感器等效电路模型的有效性和正确性,对QCM湿度传感器的振荡电路的进一步设计和优化具有指导意义.     

石英晶体微天平实时监测亲和素对低密度脂蛋白的吸附

利用石英晶体微天平(QCM)实时监测低密度脂蛋白(LDL)在亲和素(Avid in)上的吸附,并探讨二者的作用机理。实验结果表明:Avid in与LDL之间的相互作用方式主要是静电吸附,即中性环境下带正电的Avid in可与LDL分子表面的带负电的磷脂分子发生静电吸引,当LDL浓度为0.049 5 g/L时,最大吸附量达到3.54×10-7g/cm2,吸附率为59.68%,NaC l溶液的洗脱效果达到了86%。研究证实:Avid in具有较大的吸附量和较高的吸附率,有望作为新型吸附LDL的吸附剂配基。     

质量放大石英晶体微天平传感器用于人血清中IgM的测定

本文报道了一种质量放大石英晶体微天平免疫分析。抗体包被的石英晶振在待测怕溶液中孵育时,加入相应的抗体,待测抗原与抗体以复合物的形式结合到晶振上。这种抗原抗体多分子层与通常抗原单仓层结合相比克服好单分子层结合的抗原分子数较少的限制。应用该方法测定了人血清中的免疫球蛋白,在１０．２￣１６１．０μｇ／ｍｌ范围,响应频率与浓度有较好的线性关系,比较常规的石英晶体微天平免疫传感器方法,灵敏度提高了约３倍。     

基于纳米沸石分子筛薄膜的新型气体传感器

研究了一种基于纳米沸石分子筛Ag+ZSM 5的新型气体传感器。该传感器利用纳米沸石分子筛Ag+ZSM 5对丙酮分子有较好的选择性和石英晶体振荡器对微小质量改变的高度灵敏性的特性设计并制作了对丙酮敏感的气体传感器。研究结果发现,采用ZSM 5型分子筛并用Ag+对该分子筛进行修饰可以提高对丙酮气体的响应,而对乙醇的响应较小。对不同浓度的丙酮气体的测试表明:在较低的丙酮气体浓度(0.67μmol/L)下,传感器表现出良好的响应,检测灵敏度较高,可达到44.8Hz/(μmol·L-1)。同时,该传感器具有良好的可逆性、重复性。     

Poly(acrylamide) derivatives for QCM-based HCl gas sensor applications

Quartz resonators coated with three kinds of poly(acrylamide) derivatives were studied for simply but accurately detecting HCl gas in air. The exposure of the resonator to HCl gas reversibly decreased the oscillation frequencies. The sensitivity, response time, and reversibility were found to depend on the structure of the amide group. Among the polymers used, poly(N,N-dimethylacrylamide) (PDMAA) showed the most relevant data for the HCl sensor. The HCl sensitivity obtained for PDMAA was ca. 250 ppb/Hz. On the other hand, the irreversible response toward NO₂ gas was considerably high, and great interference was also produced by changes in the test gas humidity.     

基于纳米分子筛敏感膜类神经毒气传感器

研究了ZSM5分子筛膜对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了甲基磷酸二甲脂气体传感器。测试甲基磷酸二甲脂气体的体积分数分别为10-6,5×10-6,20×10-6的气体。研究表明:基于ZSM5纳米分子筛膜的传感器的检测灵敏度高,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的检测灵敏度为60Hz/10-6,比半致死浓时积低;传感器的响应与脱附时间较快,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的响应与脱附时间均为100s;对同体积分数丙酮气体进行了频率响应测试,对传感器的选择性进行验证。还研究了ZSM5分子筛对甲基磷酸二甲脂气体的脱附再生条件,发现经过200℃脱附,分子筛的再生能力可以得到较好的恢复.     

液相QCM生物传感器电路系统设计

设计的石英晶体微天平（ QCM）仪器主要用于微量物质在液体中的生物化学反应的测量,根据液相QCM生物传感器的需要完成了电路系统部分的设计,选用Microchip的单片机为液相QCM生物传感器的电路系统的核心,主要包括电源部分、信号激励与接收部分、温控部分,实现了石英晶体的激励和频率的检测、温度的采集与控制等功能。上位机检测结果显示：实际温度控制精度误差为0.2℃,能顺利检测到最佳谐振频率,表明该系统能够较好地达到预期的要求。     

石英晶体微天平的研究进展综述

石英晶体微天平(QCM)能够感知到纳克级的质量变化,在分析化学、电化学、有机化学、生物医学等方面得到了广泛的应用。根据与QCM电极表面相接触的研究介质即应用对象的不同,分别阐述了刚性薄层、牛顿流体、粘弹性膜层的基础方程、分析方法及应用,并探讨了其存在的问题与发展趋势。     

Self-assembly of polyelectrolytic multilayer thin films of polyelectrolytes on quartz crystal microbalance for detecting low humidity

Low-humidity sensors were made by layer-by-layer (LBL) self-assembly of poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) (PSSMA) or poly(styrenesulfonic acid) sodium salt (PSS) and poly(allylamine hydrochloride) (PAH) into multilayer thin films on a gold electrode of quartz crystal microbalance (QCM). The thin films were characterized by QCM and atomic force microscopy (AFM). The effects of maleic acid (MA) in PSSMA, the number of layers and the ionic strength on the low-humidity sensing properties (sensitivity) were compared with those of PSS. The sensitivity of the PSSMA/PAH multilayer thin film exceeded that of the PSS/PAH multilayer thin film when the multilayered thin films of polyelectrolytes were prepared from solutions without NaCl. The sensitivity of both PSSMA/PAH and PSS/PAH multilayered thin films was increased by increasing the number of layers and by adding salt to the deposition solution. The PSS/PAH multilayered thin film that was prepared from the solutions with NaCl had the highest sensitivity (1.923 −ΔHz/Δppm_v at 27.5 ppm_v) and a short response time. Spin-coating was also adopted to fabricate PSS-based low-humidity sensors for comparison.     

基于LiCl湿敏涂层的QCM湿度传感特性的研究

对0.2%质量比LiCl薄膜涂层的QCM湿度传感单元湿敏特性进行了系统性的研究。研究结果表明:0.2%质量比LiCl—QCM的湿度传感单元的线性测量范围为13%～94%RH,克服了常规LiCl湿敏材料传感单元量程窄的缺点。另外,此湿度传感单元还具有重复性好、灵敏度高、湿滞小(小于10 Hz)、数字频率化输出等优点,因而,具有较好的潜在应用前景。