两种二茂铁探针的合成及其在QCM生物传感器组装与再生研究中的应用

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基于生物素-亲和素体系的石英晶体微天平（QCM）生物传感器相对其他生物传感器有很多优势。QCM的非标记性和实时在线检测的特点及生物素可以修饰多种生物分子和与亲和素特异性结合速度快等特点，使该类生物传感器在医学、食品安全和环境监测等领域得到广泛应用。但是石英晶片（金片）生产成本高，而且不同晶片的物理参数各不相同，修饰后的反应位点数也不确定，使得实验数据的可比性降低，严重制约了石英晶体微天平类传感器的研究和应用，因此实现生物传感器的再生迫在眉睫。同时，在生物传感器的制备过程中监控手段不直观，有待引入新的方法。
　　本论文以具有特征电化学信号的二茂铁为分子探针，以Au-S键和生物素-亲和素键两种键合方式为组装和再生反应位点，分别设计并合成了巯基和生物素修饰的二茂铁探针并组装到金表面上，通过电化学方法来研究组装和再生过程，最后用QCM/LAMP（Loop-mediatedIsothermalAmplification,环介导等温扩增技术）联用技术快速扩增金黄色葡萄球菌DNA的实验，验证再生方法的有效性。此处图表省略图1生物传感器制备和再生示意图
　　1.设计并合成了生物素修饰的二茂铁探针Bio-Fc和巯基修饰的二茂铁探针HS-Fc，并通过红外光谱、质谱、核磁氢谱和碳谱分别对其化学结构进行了表征。此处图表省略图2二茂铁探针Bio-Fc和HS-Fc的合成
　　2.采用自组装法制备了HS-Fc修饰的圆盘金电极，并通过还原解吸法、UV/O3法、Piranha法和酸洗法(HNO3/HCl/H2O)对电极进行解吸附和再生。通过电化学手段、水接触角和原子力显微镜图对实验结果进行分析，结果表明：UV/O3法和还原解吸法成功地断开了Au-S键，实现了HS-Fc修饰电极的解吸附和再生；Piranha法和酸洗法（HNO3/HCl/H2O）实现了部分解吸附和再生；还原解吸法在电极处理过程中的阻抗值有规律可循，可预测实验结果，并且电极可至少再生9次；UV/O3法处理的电极可再生8次。
　　3.通过巯基辛酸法和巯基乙胺法均成功地将Bio-Fc组装到金表面上制备了二茂铁修饰的生物传感器，结果表明巯基乙胺法制备的传感器重现性更强。同时，利用SDS溶液洗涤法和热再生法实现了传感器的再生。实验过程通过电化学手段、水接触角和原子力显微镜图加以表征。
　　4.通过QCM/LAMP联用技术快速扩增金黄色葡萄球菌DNA的实验，对研究的生物传感器再生方法进行了验证。结果表明：对于Au-S键，还原解吸法可使之断开并再生至少两次，UV/O3法可使之再生至少一次；对于生物素-亲和素键，SDS溶液洗涤法和热再生法均可使之断开并再生。

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作者
范玲玲;
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作者单位

郑州大学;

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授予单位郑州大学;
学科有机化学
授予学位硕士
导师姓名许文俭;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类分析作业方法与技术;
关键词
二茂铁探针; 生物传感器; 石英晶体微天平; 电化学表征; 自组装法; 再生过程;

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