金颗粒增敏的微悬臂梁传感器检测离子和小分子的研究

摘要

微悬臂梁传感器(MCLS)具有尺寸小、灵敏度高、选择性好、易与芯片技术兼容等优点，已在食品分析、环境监测、疾病诊断等领域得到广泛应用。本论文结合纳米技术发展了高灵敏的微悬臂梁传感器，工作内容如下：
　　1.发展了一种基于纳米金颗粒组装的微悬臂梁传感器，实现了对小分子三聚氰胺的高灵敏检测。
　　首先在微悬臂梁上修饰富T的DNA1探针，然后通过T-三聚氰胺－T复合结构的形成，可将DNA2修饰的纳米金颗粒捕获到微悬臂梁表面，引起共振频率大幅度的降低，从而可高灵敏地检测三聚氰胺。该传感器灵敏度高，其检测下限低至40fM(相当于1.6amol)，比已有的色谱法、荧光法、比色法等约低3～6个数量级。并且具有良好的选择性，可用于实际样品(如奶粉)的检测，其回收率为93％～110％。
　　2.发展了一种基于纳米金颗粒解离的微悬臂梁传感器，实现了对碘离子的高灵敏检测。
　　首先在微悬臂梁上修饰富T的DNA1探针，然后通过T-Hg2+-T复合结构的形成，可将DNA2修饰的纳米金颗粒捕获到微悬臂梁表面。由于T易与Hg2+发生络合反应，而将T-Hg2+-T复合物中的Hg2+竞争下来，使微悬臂梁表面的纳米金颗粒解离，引起共振频率大幅度的升高，从而可高灵敏地检测Γ。该传感器灵敏度高，其检测下限低至27pM(相当于3.5ng/L)，比已有电感耦合等离子体质谱、毛细管电泳、离子选择性电极的检测方法低3～4个数量级。并且具有良好的选择性，可在高浓度Cl-存在的情况下，实现对碘含量的检测，其检测结果与国标法基本一致。该工作拓展了动态模式的微悬臂梁传感器的应用。

目录

文摘

英文文摘

本文所用英文缩略词

第1章 绪 论

1.1 微悬臂梁传感技术的简介

1.2 微悬臂梁传感的主要工作模式

1.2.1．静态模式(或弯曲模式)

1.2.2．动态模式(或共振模式)

1.3 微悬臂梁的修饰方法

1.3.1．物理吸附

1.3.2．化学固定

1.4 微悬臂梁传感的应用

1.5.1 离子

1.5.2 小分子化合物

1.5.3 核酸

1.5.4 蛋白质

1.5.5 微生物

1.5 本论文拟开展的研究工作

第2章 动态微悬臂梁传感技术的信号提取

2.1 原子力显微镜的检测原理

2.2 动态微悬臂梁传感的机制

2.3 液相和气相条件下微悬臂梁的共振特征

2.4 在液相中提取微悬臂梁共振频率的基本步骤

第3章 基于纳米金颗粒组装的微悬臂梁传感技术用于三聚氰胺的检测

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 主要试剂和仪器

3.2.2 缓冲溶液的配制

3.2.3 纳米金颗粒的合成、修饰与表征

3.2.4 微悬臂梁的清洗、修饰以及封闭

3.2.5 三聚氰胺的检测

3.2.6 实际样品的检测

3.2.7 微悬臂梁表面的扫描电镜成像

3.3 结果与讨论

3.3.1 检测原理

3.3.2 DNA2修饰的纳米金颗粒的表征

3.3.3 三聚氰胺检测的可行性分析

3.3.4 三聚氰胺检测的灵敏度

3.3.5 牛奶实际样品的回收率测定

3.3.6 微悬臂梁表面的表征

3.3．小结

第4章 基于纳米金颗粒解离的微悬臂梁传感技术用于碘离子的检测

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1．主要试剂和仪器

4.2.2．缓冲溶液的配制

4.2.3．纳米金颗粒的制备、修饰与表征

4.2.4．微悬臂梁的清洗、修饰以及封闭

4.2.5．碘离子的检测

4.2.6．实际样品的检测

4.2.7．微悬臂梁表面的扫描电镜成像

4.3．结果与讨论

4.3.1．检测原理

4.3.2．DNA2修饰纳米金颗粒的表征

4.3.3．检测的可行性分析

4.3.4．碘离子检测的灵敏度

4.3.5．加碘精制盐中碘含量的测定

4.3.6．微悬臂梁表面的表征

4.4．小结

结 论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致 谢