基于免疫层析试纸条的生物传感器及其在快速高灵敏筛查生物标志物中的应用

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1、摘要免疫层析试纸条(ITSA)综合了色谱优异的分离能力和传统免疫分析的高特异性和高灵敏性的优点，己成为现场即时检测(POCT)的一种重要工具，在环境监控、食品分析和疾病诊断等领域具有广阔的应用。它具有易操作、分析时间短、干扰小和经济的优点，并且是一步式、便携的。然而，传统的胶体金ITSA的低灵敏度和定性结果已不能满足日益增长的对分析检测特别是对生物标志物早期高灵敏筛查的需求。因此，探索新型ITSA以实现生物标志物的高灵敏定量检测具有重大意义。本论文致力于开发基于ITSA的生物传感器，以实现快速、灵敏地定量检测生物标志物。论

2、文分为四章：第一章综述了ITSA的研究进展。首先简要介绍了ITSA的原理、实现方式和检测类型，接着重点讨论了影响ITSA分析性能的关键因素，然后阐述了ITSA在传染原、代谢紊乱物、化学品污染和食物过敏原等方面的诸多应用，最后提出⋯本论文的研究思路。第二章设计了一种新颖的基于三明治型酶标ITSA的电化学生物传感器以及配套的小巧装置实现简单、快速、灵敏地检测人血浆中的乙肝表面抗原(HBsAg)。该传感器能够检测最低0．3ng／mL(S／N=3)的HBsAg，线性范围为1-500ng／mL，在人血浆的加标回收实验中，平均回收率为

3、91．3％。由于ITSA优异的分离功能，这种传感器可以直接在血浆基体中检测HBsAg而无需任何预处理。该传感器结合了三明治型免疫反应的高特异性的优点和酶催化电化学检测的简单、高灵敏的特点，提供了一条快速筛查疾病相关生物标志物和临床诊断的新途径。第三章以毒死蜱(CPF)的代谢物3，5，6．三氯一2．吡啶酚(TCP)为模型分析物，采用不同标记物和不同设计方案，展示了竞争型ITSA在快速检Nd,分子生物标志物中的独特魅力。本章开展了三部分工作。第一节首先设计了一条免疫分析TCP的技术路线。该路线以CPF为出发点，摘要制备出羧基衍

4、生化的HTCP半抗原，为本节和后续章节分析方法的建立奠定了基础。然后以辣根过氧化物酶(HRP)为标记物，用ELISA方法验证所设计的标记方案和竞争方案的可行性。最后将这种免疫反应体系移植到电化学ITSA平台上，实现了简单、快速、灵敏地定量检测TCP的目的。第二节采用量子点作为标记物，建立一种便携式免疫传感器，包括一个荧光ITSA和一个便携式荧光试纸条检测器，用于简单、灵敏、选择性生物监测大鼠血浆中的TCP。该传感器综合了ITSA快速、简单和量子点的高灵敏度、高稳定性的优点，提供了一个快速、高灵敏检测TCP的新颖的便携式免疫

5、分析工具。该传感器可在15min内检测出最低含量为1．0ng／mL的TCP(F／Fo=O．9)，线性范围为1．50ng／mL。在大鼠血浆加标TCP的回收实验中，平均回收率为102．o％。第三节将便携式试纸条检测器集成于胶体金ITSA检测系统，提供一种可快速定量检测TCP的生物传感器，为胶体金ITSA的定量化拓展应用提供了一种简单易行的思路。该传感器对TCP标准样品的检测限为0．86ng／mL(A／Ao=O．9)，线性范围为1—50negmL。第四章尝试将新型纳米材料应用于ITSA，以期实现信号的放大效应而提高检测灵敏度。本

6、章分为两节。第一节将表面修饰了大量酶标抗体的碳纳球(CNS)引入电化学免疫体系，用于检测癌症标志物甲胎蛋白(AFP)，在石墨烯片层(GS)修饰的抛弃式印刷电极上展示了纳米材料的信号放大效应。CNS和GS的双重信号放大极大地提高了检测灵敏度。第二节针对CNS在试纸条上应用的难点，改善试纸条的处理方式，制备出分散性和流动性更好、更易于在试纸条上应用的包埋联吡啶钌的二氧化硅纳米微球(Ru@Si02)，作为ITSA的标记物。对IgG模型分析物的初步实验表明纳米材料在试纸条上的应用是可行的，显露出进一步实现纳米材料提高试纸条检测灵敏

7、度的巨大希望。关键词：免疫层析试纸条；生物传感器；生物标志物；现场即时检测；纳米材料IlAbstractImmunochromatographicteststripassay(ITSA)，incombinationoftheexcellentseparationabilityofchromatographyandhi【ghspecificityandsensitivityofconventionalimmunoassay,hasbeenwidelyusedasanimportantin-fieldandpointofcar

8、etest(POCT)toolandhasfoundbroadapplicationssuchasenvironmentalmonitoring，foodanalysis，anddiseasediagnostics．TheadvantagesofsuchITSAincludeeaseofoperatio