生物传感器与纳米医学课件.ppt

CNTs在DNA生物传感器中的应用 DNA生物传感器具有灵敏度高、制作简单和成本较低等优势，近年来在基因检测和传染性疾病研究等领域的应用得到了迅速发展。 将DNA特有的分子识别功能与碳纳米管的优良性能相结合，通过化学吸附、共价联接、静电吸附等方法将DNA固定在碳纳米管上，以期获得性能更加优良的DNA生物传感器。 CNTs在在电化学免疫生物传感器中的应用 电化学免疫生物传感器可用于检测细胞活性、肿瘤细胞标记物和致病微生物等，具有高度特异性、敏感性和稳定性。 碳纳米管共价修饰抗体或其他受体后，不产生细胞毒性，也不会影响抗体或受体的免疫活性，近年来该方法在免疫传感器方面的应用逐渐增加。 利用单壁碳纳米管制备了高度灵敏的生物传感器，用于检测多种癌细胞标记物。 碳纳米管还可用于检测植物毒素。 胶体金修饰纳米免疫传感器 免疫传感器（immunosensor）是生物传感器的一种：利用抗原（antigen）与抗体(antibody)之间高选择性分子识别，进行抗体或抗原分析 免疫分子的识别组件 物理信号转换组件 纳米结构改进?表面抗体分布可控，具有理想固定方向 胶体金修饰纳米免疫传感器 制备方法：层层组装 在打磨过的金基底上，生长复合纳米结构 抗体连接在胶体金上 高分子复合层是“水泥”，胶体金是“钢筋” 红色：高分子聚合物PSS 灰色：高分子聚合物PAH 蓝色：胶体金 胶体金修饰纳米免疫传感器 性能测定：原子力显微镜 原子力显微镜（AFM）针尖用某抗原修饰 胶体金上连接的抗体修饰基底电极 ?排列整齐、分布均匀、界面平整 胶体金修饰纳米免疫传感器 针尖与基底间力的曲线分析 1平方微米，测量120条力的曲线，其中64条为相对强力，比例62.5% 胶体金修饰纳米免疫传感器 结论 纳米级界面具有较强和明显黏附力活性位点的比例优于普通界面（未经纳米金颗粒修饰的金基底） 能够使表面活性蛋白分子分布均匀（抗体）分布均匀，提高其活性率，从而提高免疫传感器的效率 纳米病原微生物检测 Tan等提出了一项新的生物纳米技术，该技术是采用生物修饰的纳米颗粒，通过荧光信号为基础的免疫试验，快速、准确地检测出单个细菌。他们选择的是大肠杆菌0157：H7作为检测细菌，因为它是食物来源肠道感染致病菌的最主要代表。 传统检测微量细菌的方法需要扩增或是富及样本中的目标菌，因过程繁琐而费时费力。该研究中，纳米颗粒起到极强的信号放大作用，细菌众多的表面抗原可供抗体修饰的纳米颗粒识别与结合，所以每一个细菌表面将结合数以千计的纳米颗粒，从而提供极强的荧光信号。 该方法甚至能发展到384孔微平板的多菌样本高通量检测。因此，用针对不同细菌的特异性抗体来修饰纳米颗粒，这项纳米生物技术就能用来检测多种来源的细菌病原体，包括生物恐怖试剂以及食品、临床和环境样本。 纳米病原微生物检测 单个细菌检测机制。单个细菌结合极多纳米颗粒，利于信号放大 光学纳米生物传感器 表面等离子体共振(SPR)是一种光和金属电子相互作用的光一电子现象，它是将光子所携带的能量转移给金属表面的电子。如今，迫切需要能特异鉴别周围环境中低浓度生物物质的微型化光学传感器，但目前还不存在未经扩增就能鉴定自然浓度的这种仪器。借助局部SPR光谱技术，可利用三面体银纳米颗粒制成一种新型的光学传感器，因为这种银颗粒具有显著的光学特性，且能大大提高检测的敏感性。 纳米生物传感器在氯霉素检测中的应用 利用pH 敏感的荧光指示剂F1300 可以量化ATP 合酶活性的特点，构建生物传感器，开发灵敏、特异、快速的氯霉素残留检测方法。将pH 变化敏感荧光物质F1300标记到色素体(chromatophore)的内表面，然后，将β亚基抗体-生物素-链亲和素-生物素-氯霉素抗体系统连接到色素体上F0F1-ATPase的β亚基上，该检测体系能与氯霉素相连接。采用微弱发光检测仪检测荧光值，根据荧光值确定氯霉素浓度。样品中氯霉素浓度越高表现出的总荧光值越低，反之亦然。 纳米生物传感器在氯霉素检测中的应用 将2μL 10mmol/L生物素500μL 3mg/mL β单抗中，室温连接30min，透析除去游离生物素；加入250μL 1mg/mL的链亲和素中室温孵育30min，得到β亚基单抗- 生物素- 链亲和素复合体，将该复合体加入适量的F1300 标记的色素体中，即为生物传感器； 同时用相同的方法标记氯霉素单抗得到氯霉素单抗-生物素复合体，加入到上述构建的生物传感器中，即得到带有氯霉素抗体的生物传感器。 纳米生物传感器在氯霉素检测中的应用 4 组不同质量浓度梯度组在相同时间内荧光值升高的程度不同，从空白组、1 ×10-1 3mg/mL组、1×10-11mg/mL组到1×10-9mg/mL组，随质量浓度的增加荧光值依次下降，4 组之间表现出质量