金纳米簇信号放大的电化学免疫传感器

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翻新时间：2023-08-06

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金纳米簇信号放大的电化学免疫传感器

摘要：通过抗原抗体的特异性识别作用以及金纳米簇（AuNCs）探针和金标银染的双重信号放大作用，构建了一种新的电化学免疫传感器，对人的免疫球蛋白（IgG）进行了检测。受贻贝分泌的黏附蛋白启示，首先将聚多巴胺薄膜修饰在铟锡氧化物电极（ITO）上，并对一抗抗体进行固定，通过观察电化学阻抗的变化来监控免疫传感器的构建过程。将待检测的IgG抗原组装在该电极上并与AuNCs标记的二抗反应，最后经银染反应，用溶出伏安法对IgG的含量进行定量检测，其灵敏度达到0.5 ngL。该方法可应用于实际血清样品中IgG含量的测定。

关键词：金纳米簇；免疫传感；溶出伏安；金标银染；信号放大

1引言

金纳米簇（AuNCs）是一种尺寸极小的（粒径一般小于2 nm）贵金属纳米材料，因其表现出的“类分子”性质，如增强的催化活性和荧光、固有磁性以及超强的充电性质[1～4]而应用于许多领域，包括催化[5]、传感[6，7]、生物成像[8～10]等。此外，AuNCs还表现出制备简单、生物相容性好、低毒、易于功能化等优良特性，使其可作为生物探针在免疫生物学和临床检验学等研究中得到应用。

2.1仪器与试剂

3.2AuNCs的表征

3.3免疫传感器的表征

法拉第阻抗图谱是一种测量电极界面性质的有效工具，能用于表征免疫传感器的组装过程[25]。阻抗图谱包括一个高频的半圆部分（相当于动力学控制的过程）和一个低频的直线部分（相当于扩散控制的过程）。每层的电子传递情况用电阻来表示，可通过计算半圆部分的半径而得到。通常，半圆的直径越大所对应电子传递的阻力越大。因此，可以通过监控半圆的直径变化来监控电极的修饰过程。图3为裸ITO电极（a）、PDAITO电极（b）和Ab1PDAITO电极（c）的交流阻抗图谱。所有经过修饰后的ITO电极与裸ITO电极相比，阻抗都有所增加。其中由于PDA是一种绝缘性的聚合物，它的存在阻碍了氧化还原探针在电极上的电子传递，使得PDA修饰的ITO电极的电阻与裸电极的电阻相比有所增加。当抗体分子修饰到电极上之后，阻抗也明显增加。这是由于抗体分子在电极表面形成了一层阻碍电子传递的屏障，使得电子传递的速度明显降低，从而导致阻抗增大。此结果表明PDA膜和抗体分子Ab1已经成功修饰到裸ITO电极和PDAITO电极上。

3.4传感器的参数选择

本实验考察了AuNCsAb2的体积和免疫分析的结合时间。如图4A所示，较少体积的AuNCsAb2不能确保有足够的抗体进行免疫反应，使得测定信号较低；相反，当AuNCsAb2的用量较多时，测定信号有着显著的提高，但非特异吸附导致产生的背景信号也将同时升高。实验表明，当AuNCsAb2生物纳米探针的体积为10 L时，得到的分析信噪比最高。此外，抗原抗体的结合时间也是影响免疫传感器信号的重要因素。如图4B所示，电化学响应随着孵育时间的延长而增加，当孵育时间为50 min时，免疫传感器的电化学响应达到最大值，当继续延长反应时间时，响应并未有明显增大。因此选择50 min为最优孵育时间。

3.7临床应用

以传统ELISA的测定结果作为参照标准，研究了该免疫传感器在临床检验方面的应用。取适量的血清样品用缓冲溶液稀释成不同浓度的待测液，按实验方法进行溶出伏安测定，采用标准曲线法计算含量，同时与ELISA法测定的结果进行对比（表1）。结果表明，本方法与ELISA法之间的相对偏差在1.7%～15.8%范围内。说明本方法与ELISA法的测定结果较为吻合，在临床检验应用中具有一定的前景。