一、DNA生物传感器在疾病检测中的研究进展和应用前景(论文文献综述)
解忱,陈娜,杨雁冰,袁荃[1](2021)在《核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器研究进展》文中研究表明二维材料场效应晶体管传感器具有可调的电学性质和高的灵敏度,非常适合用于构建高性能的传感器,应用于疾病诊断和环境监测等领域.核酸适体是一种生物识别分子,具有特异性强、稳定性高等优势.近年来,核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器在医疗诊断和环境监测等领域取得了显着的研究进展.本文综合评述了核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器的最新研究进展,对场效应晶体管传感器的结构及传感原理进行了概括,详细介绍了二维材料的制备方法以及核酸适体功能化器件的设计原理.在此基础上,对核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器在疾病诊断和环境监测领域的应用进展进行了概述,讨论了核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器面临的一些问题和挑战,对其发展前景进行了展望.
张建华,王朋厂,杨连乔[2](2021)在《基于化学气相沉积石墨烯的传感器的研究进展》文中认为作为一种二维碳原子层材料,石墨烯(Graphene, G)具有优异且独特的力学、电学、光学和热学等性质,在传感检测等领域具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。基于石墨烯材料的传感器具有灵敏度高、响应快、成本低、稳定性好等优点。化学气相沉积(Chemical vapor deposition, CVD)因其优异的可控性和可扩展性而被认为是制备大面积、高质量石墨烯薄膜的有效方法,而且CVD石墨烯薄膜适用于场效应晶体管的制造工艺,因此被广泛应用于物理、化学和生物等传感领域。本文介绍了近年来CVD石墨烯应用于传感检测领域的研究进展,包括制备技术、转移方法、传感特性以及在物理、化学、生物等传感领域的应用,并简要分析了基于CVD石墨烯的传感器所面临的困难与挑战。
秦铭灿,田雪晴,周俊栏,方再郗,周皓隆,高仁姣,吕明生,王淑军[3](2021)在《基于核酸适配体的生物传感技术检测食源性致病菌研究进展》文中研究说明食品供应的全球化导致食源性疾病传播快、分布广,严重威胁人类健康。病原检测需要特异性强和灵敏度高的方法。核酸适配体是可以识别并与多种类型靶标分子的单链DNA或RNA结合。基于核酸适配体的生物传感器特异性好、灵敏度高、易储存,为食源性致病菌快速检测提供了新的方法。本文介绍了核酸适配体的特点和筛选技术,综述了基于核酸适配体的电化学、比色、荧光、表面增强拉曼散射和质量生物传感器技术的基本原理及其在食源性致病菌检测中的应用,以期为开发高效、精准检测食源致病菌技术提供参考。
程娟[4](2021)在《基于多重信号放大技术构建的microRNA电化学传感器》文中研究指明
段怡凡[5](2021)在《基于TFBG-SPR的超痕量汞离子检测研究》文中指出面对当前环境监测、临床医疗、工业生产等领域内对汞离子检测的重要需求,传统汞离子检测方法难以同时兼顾超痕量的检测极限、复杂应用环境的系统泛用性,以及快速、便捷化的检测需求。相较于目前的检测体系,光纤传感技术的兴起为生化传感尤其是小分子快速在线检测带来新的平台。其中倾斜光纤布拉格光栅作为一种特殊的光纤传感器件,得益于其便携性强、易于集成、免受外界温度干扰等优势,同时其具有较强的生物兼容性,可与其他功能性化学、生物材料相结合,能够对重金属离子、生物分子、气体分子等多种目标物实现高选择性、高灵敏度快速检测。本文针对当前环境、临床应用中的汞离子超痕量、快速检测需求,以倾斜光纤布拉格光栅传感技术(TFBG)为核心,结合表面等离子体共振效应(SPR),以及4-巯基吡啶、DNA靶向识别探针两种生化检测手段,提出并设计了汞离子痕量、超痕量检测体系。论文主要工作如下:论文在第一、二章中介绍了当前汞离子检测技术的原理及检测方式,重点介绍了倾斜光纤布拉格光栅表面等离子体共振技术的传感原理、特性及应用。针对当前汞离子对高灵敏度、高选择性的检测需求,基于TFBG-SPR传感技术及其表面特殊的电磁场耦合效应,实现汞离子的超痕量、快速检测。第三章基于4-巯基吡啶小分子修饰的倾斜光纤布拉格光栅表面等离子体共振传感平台,提出并验证了一种具有亚n M检测限、选择性好、实用性强的高性能汞离子传感器。同时,对实际水样进行了汞离子的加标检测,回收率在92.25%至103.66%之间,验证了该传感器在实际环境水资源监测中有较强的应用性。为进一步降低检测极限、扩大检测范围、增强检测技术的实用性,第四章利用DNA生物分子靶向识别技术,设计了一种基于胸腺嘧啶(T)-汞-胸腺嘧啶(T)碱基不对称配对的TFBG-SPR传感器。该传感器可实现高灵敏度、高选择性的超低浓度汞离子检测,具有pM(10-12 M)量级检测限,可对10-11 M至10-3 M浓度范围内的汞离子溶液进行高灵敏度检测,该范围基本涵盖了当前环境及临床应用中的检测浓度,是当前已报道的光纤传感技术在汞离子检测领域内的最低检测极限和最大检测范围。为克服基于金纳米粒子信号放大效应的DNA生物传感器的低重复使用性,本文通过使用碘离子与T-Hg2+-T结构中的汞离子可形成更稳定化合物这一特性,设计出了一种可重复进行汞离子检测的可再生DNA生物传感器。该方法在环境水样和临床血清样本中的Hg2+检测方面具有较强的适用性。
唐思琪[6](2021)在《硅纳米线传感器关键工艺优化及生化检测研究》文中认为传感器技术是现代信息的关键技术和智能技术的先导,被应用到社会发展及人类生活的各个领域,如环境监测、生物医疗等。其中硅纳米线(Si NW)场效应晶体管传感器在蛋白质、核苷酸序列、病毒和生化反应检测中具有检测时间短、敏感度高和无标记检测的能力。硅纳米线场效应晶体管传感器与现有CMOS技术和微纳加工相兼容,可制备高密度传感器阵列,能够实现减小使用量以及多路复用。虽然纳米线场效应晶体管传感器有望成为一种变革性诊断技术,但是目前器件距离实际应用还有众多难题需要解决。本文围绕对硅纳米线传感器关键工艺优化及生化检测应用展开研究。工艺优化方面包括设计有支撑结构的硅纳米线,源漏重掺杂,电阻金属硅化物等工艺技术。并利用优化后的器件对不同p H的溶液进行离子传感检测。同时探索了面向单片3D集成电路应用的低成本、低温退火工艺的多晶硅纳米线传感器制备和应用。本文的主要研究内容及成果如下:1.利用间隔图像转移技术(SIT)技术与普通光学光刻相结合的方法制备了具有支撑结构的硅纳米线阵列和硅纳米线传感器。制备的硅纳米线阵列具有均匀一致性,且形成的纳米线侧壁垂直度大于89°。通过对硅纳米线传感器的源漏区域进行重掺杂,并采用镍铂金属硅化物技术,将硅纳米线传感器的寄生电阻减小了282倍,进一步提高了制备的传感器的一致性。2.研究了硅纳米线传感器对p H溶液的离子检测的应用探索。利用滴加在栅表面的p H溶液以及施加偏置电压来检测该传感器对离子的传感特性。结果表明该传感器具有快速、高灵敏的特性,灵敏度约在162m V/p H。研究了硅纳米线传感器对肾病标志物Cys-C的生化检测,通过电学性能测试表明,该传感器实现了对肾病标志物实时、高灵敏、特异性检测。3.针对将硅纳米线传感器应用于三维集成电路的挑战进行了工艺优化。利用低温退火工艺制备多晶硅纳米线传感器,最高温度为600℃,满足三维集成电路可承受的温度;而利用多晶硅制备传感器可大幅度的减小制备成本,为未来模生产奠定良好的基础。此方法制备的多晶硅纳米线传感器具有与SOI器件相似的特性,传感灵敏度约在178m V/p H。
薛白[7](2021)在《用于可卡因和ATP检测的新型核酸适配体电化学传感器》文中进行了进一步梳理快速简便、高灵敏的检测方法对于保障食品质量安全具有关键作用,是食品质量安全检测领域的一个重要研究课题。核酸适体电化学传感器是一类以核酸适体为识别元素、通过电信号对目标分子进行定量的检测工具。因其具有设计简便、快速、特异性好等优点,在食品质量安全检测中具有广泛的应用潜力。本论文以小分子可卡因(Cocaine)和三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate,ATP)为检测对象,研究和设计对目标分子具有快速识别和高灵敏信号响应的核酸适体探针,并以此为基础构建分别用于两种目标分子检测的电化学传感器。论文的主要研究内容与结论如下。第一部分实验采用“碱基截短”的思路,设计了三条具有不同碱基长度的发卡型可卡因核酸适体探针H1、H2与H3。其中H1链为含有38个原始核酸适体碱基和一个间隔碱基t的识别探针,H2链含有30个适体碱基和一个间隔碱基t,H3链含有28个适体碱基和一个间隔碱基t。通过CV表征、SWV扫描比较三种探针对目标分子的响应信号,筛选出具有最高信号灵敏度的H2核酸适体链作为识别探针并构建电化学传感器。基于SWV测定信号增益,确定最优检测条件:频率设置50Hz、Na Cl添加浓度50 m M、H2探针固定浓度100 n M,检测稳定时间5 min。实验确定传感器的最佳检测条件为:频率50 Hz、Na Cl添加浓度50 m M、H2探针固定浓度100 n M、检测稳定时间5 min。在优化的实验条件下,基于H2核酸适体修饰电极的核酸适体电化学传感器对可卡因检测线性范围为10~800μM,线性方程为SI/%=0.105×[cocaine]/μM+13.12,R2=0.9903。该类传感器特异性高、选择性好,对实际样品中可卡因的检测有较高的回收率。本实验提出的通过改变核酸适体碱基序列长度调节核酸适体电化学传感器信号灵敏度的思路,对于进一步发展简便、高灵敏的核酸适体电化学传感器具有一定的借鉴作用。第二部分实验提出了一种通过“溶液产生-电极收集”工作模式显着增强核酸适体电化学传感器信号灵敏度的新思路,并以此为基础发展了一种用于目标分子三磷酸腺苷检测的“溶液产生-电极收集”型核酸适体电化学传感器。在该传感器中,一条较短的、末端标记电信号分子亚甲基蓝(MB)的信号核酸探针通过碱基互补配对与ATP的核酸适配体链杂交形成双链核酸适体探针。目标分子ATP在测试溶液中与双链核酸适体探针中的核酸适体结合将信号核酸探针置换出来,在溶液中产生游离的信号核酸探针。然后由捕捉核酸探针修饰电极收集并在电极表面产生电信号分子MB的电流信号。形成“溶液产生-电极收集”工作模式。该类传感器与传统的基于双链核酸适体探针修饰电极的电化学传感器相比,灵敏度提高了近5倍。通过优化修饰电极对信号核酸探针的收集时间、双链核酸适体探针在测试溶液中的浓度以及捕捉核酸探针在修饰电极表面的固定密度,获得了传感器对目标分子ATP的检测性能如下:线性范围1.0~400μM,线性方程为SI/%=1.5187×[ATP]/μM+0.0366,R2=0.9955。传感器对目标分子的检测具有良好的特异性和选择性,用于人体尿液中加标ATP的检测,回收率良好。
张国娟[8](2021)在《石墨烯基电化学适配体传感器的构建及其对疾病标记物的检测》文中研究指明石墨烯(Gr)由于其固有的大比表面积、超高导电性和催化性在电化学生物传感、能源储备、电池催化、环境污染物吸附等领域展示潜在的应用价值。贵金属纳米材料因其良好的生物相容性、超高的催化性和导电性,与Gr纳米材料的复合表现出更好的理化性能,已成为构建电化学传感器的理想材料之一。由于两者材料的复合不仅增强电化学信号响应,同时丰富传感器的结合位点,从而固定大量的识别适配体,最终提高电化学传感器的选择性、灵敏性等性能。由此,本论文合成四种卟啉功能化的石墨烯-贵金属纳米复合材料,分别用于设计不同类型的适配体传感策略,实现了疾病标记物(Disease Marker)的检测应用。主要内容有以下四方面:(1)基于四羧基苯基卟啉功能化的石墨烯金纳米颗粒复合材料构建的电化学适配体传感器检测肌红蛋白。首先,基于四羧基苯基卟啉(TCPP)功能化Gr负载的金纳米复合材料(TCPP-Gr/Au NPs)开发一种敏感的电化学适配体传感器,用于选择性检测肌红蛋白(Mb)。由于TCPP-Gr/Au NPs良好的导电性,固有的大比表面积和出色的机械性能,可以作为Mb电化学适配体检测的增强材料,同时,它为Mb适配体提供有效的抛锚基质。该传感器在2.0×10-11 M至7.7×10-7 M的线性范围内实现Mb的敏感检测,检出限为6.7×10-12 M。此外,该方法具有灵敏度高、价格低和特异性高的优点,所以我们的研究能为Gr基材料在生物医学和生物传感器的应用提供新的视野。(2)基于血红素功能化石墨烯钯纳米复合材料的电化学适配体传感器检测前列腺特异性抗原。本研究描述了检测前列腺特异性抗原(PSA)电化学适配体传感器的构建过程和特性研究。该PSA适配体传感器是基于血红素(hemin)功能化Gr钯纳米复合材料(H-Gr/Pd NPs)所构建的,该材料集Gr的高电导率,Pd NPs出色的电导率和催化性能等优势与一体。其中,置于Gr上的hemin既可作为保护剂,又可作为原位探针(Ep为-0.36 V),而Pd NPs通过Pd和氨基之间的配位键为DNA-生物素的固定提供大量结合位点。通过生物素-链霉亲和素固定PSA适配体可实现灵敏而特异性的PSA测定。所设计的PSA适配体传感器在0.025-205 ng/m L的PSA范围内具有线性响应,检出限8.0 pg/m L。PSA在加标血清样品中的回收率为95.0%至100.3%。因此,该PSA电化学适配体传感器有望成为PSA实际临床检测的替代方法。(3)基于血红素/石墨烯@PdPtNPs的双信号免标记电化学适配体传感器对粘蛋白1的灵敏检测。本研究基于H-Gr@PdPtNPs构建免标记的双信号适配体传感器用于粘蛋白1(MUC1)的检测。Hemin与Gr的复合提高Gr的水溶性,充当原位探针,而且H-Gr负载的PdPtNPs复合材料能够对H2O2的分解有协同催化作用。不仅如此,PdPtNPs为dsDNA(由MUC1适配体和其互补链杂交而得)的绑定提供丰富的结合位点。当检测体系中加入MUC1时,由于MUC1适配体和MUC1特异性结合导致dsDNA结构被打开,部分MUC1适配体从电极表面脱落下来,致使hemin的DPV信号和H2O2的计时电流信号升高。在最优条件下,构建的双信号免标记电化学适配体传感器对MUC1的检测表现出良好的线性关系,线性范围分别是8.0 pg/m L-80 ng/m L和0.80pg/m L-80 ng/m L,检出限分别是2.5 pg/m L和0.25 pg/m L。检测人血清样品中的MUC1回收率是95.0%-104.2%。总而言之,该免标记的传感器不仅降低实验成本,为MUC1的临床诊断提供新的思路。(4)基于血红素/巯基-β-环糊精@钯铂纳米花复合材料和Exo I三重放大策略的比率型电化学传感器准确检测CA125。基于血红素/巯基-β-环糊精@钯铂纳米花复合材料(H-Gr/SH-β-CD@Pd Pt NFs)和Exo I扩增辅助策略,设计三重放大比率型传感器用于CA125的定量测定。在此,hemin仍然充当防止Gr沉淀的保护剂,并为传感器提供内参比信号。Pd Pt NFs作为催化增强剂提高电子转移速率,放大hemin的信号。在加入CA125后,由于适配体和CA125之间的特异性结合,富集槲皮素(QUE)的dsDNA被打开,导致QUE解吸。这些QUE通过SH-β-CD的主客体识别作用而富集在材料修饰电极上,致使QUE的直接电子转移而表现出强的电化学信号,但是由于c DNA片段在Gr材料上的非特异性吸附导致原位探针hemin信号的降低,形成比率信号。此外,Exo I对CA125的循环可扩增QUE信号,放大比率信号,降低背景干扰。基于这些特性,提出三重放大的比率信号电化学生物传感器用于CA125检测。测试表明该测定方法具有更宽的线性范围,范围为6.0×10-4至1007 ng/m L,较低的检出限为0.14 pg/m L,在人血清样品中CA125的回收率为99.2%至104.4%。所以,这项工作将为开发三重扩增和比率信号策略用于临床诊断中其他Tumor Marker的检测提供新机会。(5)总结研究成果,针对研究中存在的问题和改进方向,进行探讨和展望。
黎振华[9](2021)在《纳米抗污界面构建及其在电化学生物传感器中的应用》文中指出电化学生物传感器应用于实际样本检测时,非靶标物质在电极表面的非特异性吸附(即生物污染)是其遭遇的突出共性难题。现阶段主要通过在电极表面构建物理、化学和生物抗污界面来降低生物污染。由于单一抗污材料具有自身的局限性,利用协同优势,将几种抗污策略组合成多功能抗污界面可以获得更好的抗污效果。DNA带负电荷,结构稳定,其自组装形成的DNA纳米结构在抗污方面表现出了非凡能力;牛血清白蛋白(BSA)与纳米材料相结合形成的纳米多孔复合物,既具有抗污性能,同时还具有优异的导电性能。本论文主要通过将DNA纳米结构和BSA纳米复合材料分别与其它材料组合在一起,在丝网印刷碳电极(SPCE)表面构建不同的新型抗污界面,利用协同抗污作用来降低非特异性吸附,实现在复杂样本中生物标志物快速、灵敏检测。具体内容如下:一、DNA纳米结构/羧乙基葡聚糖双层膜抗污界面构建及其在糖化血红蛋白快速检测中的应用将DNA纳米结构和亲水性聚合物材料羧乙基葡聚糖相结合,在电极表面构建了DNA纳米结构/羧乙基葡聚糖双层膜抗污界面。利用刚性的DNA纳米结构具有的空间位阻效应与羧乙基葡聚糖水凝胶表面形成的水化层相结合协同抗污,可以更好预防蛋白非特异性吸附;此外,多价的羧乙基葡聚糖水凝胶作为支架可以固定不同分子类型的捕获探针(如小分子、DNA和蛋白),用于不同目标分子检测。通过在羧乙基葡聚糖水凝胶表面固定糖化血红蛋白抗体,可以在5%的BSA中快速检测糖尿病生物标志物糖化血红蛋白,检测范围为4%~12%,检测限为0.9%。双层膜与空白对照电极和DNA纳米结构单层膜相比较,具有更优的抗污性能和更灵敏的检测性能。DNA纳米结构/羧乙基葡聚糖双层膜结构稳定,构建的生物传感器可以很好用于复杂样本中生物标志的检测。二、纳米多孔膜抗污碳界面构建及其在糖化血红蛋白快速检测中的应用将多壁碳纳米管的高比表面积和高导电性能与BSA的抗污性能相结合,通过戊二醛交联作用,在SPCE表面构建了纳米多孔膜抗污界面。利用多孔膜中纳米孔的尺寸过滤作用与带负电的BSA协同抗污可以有效的抵挡非特异性吸附。将多孔膜抗污界面在1%的BSA或无处理的人血清中放置4周,分别保留了92%和88%原始信号。此外,纳米多孔膜增强了电子向电极表面的转移速率,提高了传感器的电化学性能。通过在多孔膜表面固定糖化血红蛋白抗体可以在未稀释的血清中检测糖化血红蛋白,线性范围2~15%,检测限为0.4%;检测灵敏度与裸SPCE界面相比,提高了6倍。纳米多孔膜抗污碳界面制备简便、稳定性好、操作简单、为开发用于复杂样本检测的生物传感器提供了潜在的支持。三、纳米多孔膜抗污金-碳界面构建及其在前列腺特异性抗原快速检测中的初步应用为了拓展抗污界面用于低浓度生物标志物的检测,我们对第二部分工作中构建的多孔膜抗污碳界面进行了改进,以便用于前列腺癌血清标志物前列腺特异性抗原(PSA)的快速、灵敏检测。通过在SPCE电极表面溅射镀金构建了金-碳界面,然后将BSA、戊二醛和多壁碳纳米管涂抹在其表面构建了纳米多孔膜抗污金-碳界面。通过在界面功能化固定PSA抗体,可以在未处理血清中一步快速检测PSA,检测范围为0.1~100 ng/m L。综上所述,本论文利用协同优势,将几种抗污策略组合在多功能电极传感膜中构建新型抗污界面来降低非特异性吸附,实现了在复杂样本中生物标志物的快速检测。电化学生物传感器通过协同抗污结合一次性SPCE为实现在真实样本中生物标志物的快速、灵敏检测提供了新思路。
李建永[10](2021)在《多功能电化学生物传感平台的构建及其体外诊断应用》文中提出近几十年来,电化学生物传感器以其操作简单、携带方便、检测快速、成本低廉、易于小型化、多功能集成化及功能多样化等优点,成为体外诊断检测领域的研究热点。开发一次性便携的肌酐传感器件在多场景进行体外监测,而无需前往医院是值得广大人群期待的,尤其是用于慢性肾脏疾病的家庭诊断。在基于多酶系统的微流控电化学平台构建中,不仅实现了样本传输、样本预处理、目标分析物肌酐检测的多种功能,并且能与手机集成在一起,实现现场检测(POCT)。新型冠状病毒肺炎(COVID-19)与流感感染呈现类似症状,增加了此类传染病的诊断和防控难度。对流感病毒及严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARSCoV-2)进行快速、方便的现场检测,对及时、有效地控制这些呼吸道流行性疾病具有重要意义。采用多通道电化学传感平台可以实现一次同时检测多个新冠病毒或流感病毒样本。因此,不仅可以在电化学平台上集多种功能于一体实现样本一步检测,还可以实现检测不同目标分析物,同时检测多个样本的功能。主要研究内容如下:(1)本文提出了一种基于多酶级联反应的新型便携式集成纳米微流控电化学生物传感器件,用于肌酐的一步检测,进样时无需样本前处理。本器件采用多酶体系的样品预处理结构,能够自动消除实际生物样品中的大量干扰,如抗坏血酸、尿酸、肌酸、肌氨酸、对乙酰氨基酚、葡萄糖、甘氨酸和尿素等。金纳米结构和碳纳米管修饰的丝网印刷碳电极(SPCE)集成到微流控结构,以提高肌酐的检测性能。微流控电化学生物芯片反应迅速(10 s内),肌酐检测线性范围为0.01~1 m M,检出限为0.5μM,整个检测过程仅需5分钟即可完成。这种纳米技术和微流控技术集成生物芯片的设计有助于开发各种微流控装置,将样本的运输、处理和检测等多种功能集成在一起,用于临床各种疾病生物标志物的POCT诊断。(2)本文构建了一种基于一次性SPCE的多通道电化学免疫检测平台(MEIA),用于A(H1N1)与SARS-CoV-2病毒的现场检测。研制的MEIA由八个通道构成,可实现在多通道阵列上同时进行多个样本快速检测功能。在SPCE阵列每个工作电极表面,分别包被A(H1N1)血凝素蛋白(HA)和SARS-CoV-2刺突蛋白的单克隆抗体,捕获靶抗原,再与辣根过氧化物酶(HRP)标记的检测抗体相互作用形成免疫夹心复合体。电流响应信号分别随着A(H1N1)HA或SARS-CoV-2刺突蛋白的浓度增加而升高。MEIA方法表现出良好的性能,MEIA法检测A(H1N1)HA蛋白的线性范围为4~64 unit/m L,检出限为1.1 unit/m L;SARS-CoV-2蛋白的线性范围为0.15~100 ng/m L(比ELISA法宽10倍),检出限为0.15 ng/m L。与市售ELISA试剂盒相比,所提出的免疫分析方法也具有相当甚至更高的特异性。对包括甲型H1N1流感在内的79份临床标本,MEIA阳性率为100%,与ELISA结果一致;但对阴性标本检出率为5.4%,远低于ELISA假阳性率40.5%,表明其特异性较高。对于不同浓度的SARS-CoV-2假病毒,MEIA法的响应信号与ELISA法相当。结果表明,MEIA能满足SARS-CoV-2和A(H1N1)的定点检测的迫切需要。因此,该多通道电化学传感平台为感染者的现场诊断提供了一种潜在的手段,这将有利于今后有效控制和防止COVID-19传染病在社区或资源有限地区的传播。总之,本论文基于电化学传感技术构建了一种多功能集成一体的多酶系统的新型便携式微流控电化学生物芯片,该芯片能够进行样本传输、样本处理及检测,能一步检测肌酐,并自动消除实际生物样品和酶级联反应中间产物的大量干扰。该微流控电化学生物芯片有望成为体外诊断特别是POCT的实用设备。针对社会需求,本研究还构建了一种基于一次性SPCE的便携式多通道电化学免疫检测平台,用于A(H1N1)与SARS-CoV-2的现场检测,可在单个阵列上实现多个样本快速检测。多功能电化学传感系统是一种简单、便携、易于使用、经济高效、准确度高的检测平台,在各种疾病的体外诊断应用中将会呈现出广泛的应用。
二、DNA生物传感器在疾病检测中的研究进展和应用前景(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、DNA生物传感器在疾病检测中的研究进展和应用前景(论文提纲范文)
(1)核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器研究进展(论文提纲范文)
1 二维材料FET传感器 |
2 二维材料的制备及性质 |
2.1 石墨烯的制备 |
2.2 过渡金属硫化物的制备 |
2.3 二维过渡金属碳氮化物(MXenes)的制备 |
2.4 黑磷的制备 |
3 核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器 |
3.1 核酸适体 |
3.2 核酸适体功能化FET的优势 |
3.3 核酸适体功能化FET传感器的应用 |
3.3.1 医疗诊断 |
3.3.2 环境监测 |
4 问题、挑战与展望 |
(2)基于化学气相沉积石墨烯的传感器的研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 化学气相沉积石墨烯 |
1.1 金属基底CVD石墨烯 |
1.2 非金属基底CVD石墨烯 |
2 石墨烯传感特性 |
3 CVD石墨烯基传感器的应用 |
3.1 物理传感 |
3.1.1 应变传感器 |
3.1.2 光电传感器 |
3.1.3 摩擦电子传感器 |
3.2 化学传感 |
3.2.1 气体/蒸汽传感器 |
3.2.2 金属离子传感器 |
3.3 生物传感 |
3.3.1 葡萄糖传感器 |
3.3.2 免疫传感器 |
3.3.3 基因(DNA、RNA)传感器 |
4 结语与展望 |
(3)基于核酸适配体的生物传感技术检测食源性致病菌研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 基于核酸适配体的生物传感器 |
1.1 基于适配体的电化学生物传感器 |
1.2 基于适配体的光学生物传感器 |
1.2.1 基于适配体的比色生物传感器 |
1.2.2 基于适配体的荧光生物传感器 |
1.2.3 基于适配体的表面增强拉曼散射检测法 |
1.3 基于适配体的压电晶体生物传感器 |
2 适配体生物传感技术在食源性致病菌检测中的应用 |
2.1 沙门氏菌的检测 |
2.2 大肠杆菌的检测 |
2.3 单核细胞增生李斯特菌的检测 |
3 结论与展望 |
(5)基于TFBG-SPR的超痕量汞离子检测研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 重金属离子的检测意义及现状 |
1.2 汞离子检测 |
1.2.1 汞离子检测研究意义 |
1.2.2 汞离子检测研究现状 |
1.3 光纤生化传感技术 |
1.4 本论文的主要研究内容 |
1.5 本章小结 |
2 倾斜光纤布拉格光栅 |
2.1 光纤布拉格光栅传感技术 |
2.2 倾斜光纤布拉格光栅及其传感特性 |
2.2.1 倾斜光纤布拉格光栅光谱特性 |
2.2.2 倾斜光纤布拉格光栅传感机理 |
2.2.3 倾斜光纤布拉格光栅的应用 |
2.3 表面等离子体共振 |
2.4 本章小结 |
3 基于4-MPY修饰的汞离子痕量检测体系 |
3.1 基于4-MPY修饰的TFBG-SPR汞离子传感体系 |
3.1.1 实验用品及供应商 |
3.1.2 TFBG-SPR(4-MPY)汞离子传感器的设计 |
3.1.3 数据采集方法 |
3.1.4 检测原理及传感器表面功能化过程 |
3.2 实验结果及分析 |
3.2.1 汞离子检测结果及光谱分析 |
3.2.2 汞离子传感器的选择性分析 |
3.2.3 传感器在实际样本中的检测性能分析 |
3.3 本章小结 |
4 基于DNA靶向识别技术的TFBG-SPR超痕量、可再生汞离子传感器 |
4.1 TFBG-SPR超痕量、可再生汞离子传感体系 |
4.1.1 汞离子超痕量检测原理 |
4.1.2 传感器的再生设计及原理 |
4.1.3 实验试剂及生产厂家 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 TFBG-SPR可再生传感器的汞离子检测性能分析 |
4.2.2 传感器的再生性分析 |
4.2.3 传感器的选择性分析 |
4.2.4 在实际样本中的实用性分析 |
4.3 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
附录 “大连理工大学生物与医学伦理委员会”申请审查表 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(6)硅纳米线传感器关键工艺优化及生化检测研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 生物传感器 |
1.2.1 场效应管生物传感器 |
1.2.2 纳米材料场效应管生物传感器 |
1.2.3 硅纳米线场效应管生物传感器 |
1.3 国内外硅纳米线传感器研究现状 |
1.4 硅纳米线传感器面临的挑战 |
1.5 研究内容 |
第二章 硅纳米线传感器的制备及其关键工艺优化 |
2.1 引言 |
2.2 硅纳米线的制备工艺概述 |
2.2.1 “自下而上”没有支撑结构的Si NW的制备方法 |
2.2.2 “自上而下”没有支撑结构的Si NW的制备方法 |
2.2.3 间隔图像转移技术制备的没有支撑结构的Si NW |
2.2.4 有支撑结构的Si NW的制备方法 |
2.3 硅纳米线传感器的版图设计及制备工艺优化方案 |
2.3.1 工艺流程优化设计方案 |
2.3.2 版图设计 |
2.3.3 硅纳米线传感器的接触优化 |
2.4 有支撑结构的硅纳米线生物传感器的制备 |
2.5 本章小结 |
第三章 硅纳米线传感器的结构及性能表征 |
3.1 硅纳米线传感器的结构表征 |
3.2 硅纳米线传感器的电学性能表征 |
3.2.1 不同栅长器件的电学性能 |
3.2.2 不同掺杂器件的电学性能 |
3.2.3 器件的一致性表征 |
3.3 pH溶液的传感检测应用 |
3.4 对肾病标志物的传感检测 |
3.4.1 材料与试剂 |
3.4.2 硅纳米线传感器表面的抗体固定 |
3.4.3 实时传感相应 |
3.5 本章小结 |
第四章 面向3D集成电路应用的多晶硅纳米线传感器制备及应用 |
4.1 引言 |
4.2 低温工艺优化的多晶硅纳米线传感器的制备 |
4.3 低温工艺优化的硅纳米线传感器的性能表征 |
4.3.1 多晶硅传感器性能 |
4.3.2 SOI传感器性能及对比 |
4.3.3 p H检测及结果对比 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(7)用于可卡因和ATP检测的新型核酸适配体电化学传感器(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 生物传感器概述 |
1.1.1 生物传感器简介 |
1.1.2 生物传感器的分类 |
1.2 电化学核酸适体生物传感器 |
1.2.1 适体简介及筛选方法 |
1.2.2 核酸适配体特点 |
1.2.3 核酸适配体修饰电化学传感器 |
1.2.4 核酸适体探针固定方法 |
1.2.5 电化学检测方法 |
1.2.6 电化学适体生物传感器在食品安全检测中的应用 |
1.3 本论文研究目的与内容 |
2 基于“发夹”型可卡因核酸适体电化学传感器的构建 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料与方法 |
2.2.1 实验仪器与试剂 |
2.2.2 核酸适配体碱基序列 |
2.2.3 溶液配制方法 |
2.2.4 可卡因核酸适体修饰电极制备 |
2.2.5 电化学信号测定方法步骤 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 传感器设计原理 |
2.3.2 三种修饰电极对目标分子的信号响应 |
2.3.3 检测条件的优化 |
2.3.4 检测性能分析 |
2.4 小结 |
3 基于“溶液产生-电极收集”型ATP核酸适体电化学传感器的构建 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 核酸适体链碱基序列 |
3.2.3 溶液配制 |
3.2.4 核酸储备溶液与修饰电极制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 传感器设计与检测原理 |
3.3.2 实验条件优化 |
3.3.3 传感器检测性能 |
3.4 小结 |
4 结论 |
参考文献 |
致谢 |
(8)石墨烯基电化学适配体传感器的构建及其对疾病标记物的检测(论文提纲范文)
缩略语 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 纳米材料 |
1.1.1 纳米材料简介 |
1.1.2 纳米材料的分类及应用 |
1.2 2D碳纳米材料--石墨烯 |
1.2.1 石墨烯结构性能概述 |
1.2.2 石墨烯的制备 |
1.2.3 石墨烯的功能化 |
1.2.4 石墨烯基复合纳米材料的应用 |
1.3 电化学传感器 |
1.3.1 电化学生物传感器 |
1.3.2 电化学适配体传感器的构建方法 |
1.4 疾病标记物的分析检测 |
1.4.1 肿瘤标记物的概述 |
1.4.2 肿瘤标记物的分类 |
1.4.3 肿瘤标记物的检测方法 |
1.4.4 疾病标记物的检测进展 |
1.5 立题背景 |
1.6 主要研究内容 |
1.7 创新点 |
第二章 基于TCPP功能化的石墨烯金纳米颗粒复合材料构建的电化学适配体传感器检测肌红蛋白 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 试剂与仪器 |
2.2.2 TCPP-Gr/AuNPs的制备 |
2.2.3 传感界面的构建 |
2.2.4 电化学检测Mb |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 传感器的工作机制 |
2.3.2 TCPP-Gr/AuNPs的表征 |
2.3.3 适配体传感界面的表征 |
2.3.4 实验条件的优化 |
2.3.5 适配体传感器对Mb的分析检测 |
2.3.6 Mb适配体传感器的重现性、稳定性和选择性研究 |
2.3.7 实际样品分析 |
2.4 小结 |
第三章 基于血红素功能化石墨烯钯纳米复合材料的电化学适配体传感器检测前列腺特异性抗原 |
3.1 引言 |
3.2 材料和方法 |
3.2.1 材料和仪器 |
3.2.2 H-Gr和H-Gr/Pd NPs的制备 |
3.2.3 PSA适配体传感器的构建 |
3.2.4 PSA电化学检测 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PSA电化学适配体传感机理 |
3.3.2 H-Gr/Pd NPs的表征 |
3.3.3 PSA电化学适配体的逐步表征 |
3.3.4 实验条件的优化 |
3.3.5 PSAa-SA-DNA-Biotin/H-Gr/Pd NPs/GCE对 PSA的分析检测 |
3.3.6 PSAa-SA-DNA-Biotin/H-Gr/Pd NPs/GCE重现性、稳定性、特异性的研究 |
3.3.7 实际样品检测 |
3.4 小结 |
第四章 基于血红素/石墨烯@PdPtNPs新型双信号免标记的电化学适体传感器对粘蛋白1 的灵敏检测 |
4.1 引言 |
4.2 材料和方法 |
4.2.1 实验试剂与设备 |
4.2.2 H-Gr@PdPtNPs的制备 |
4.2.3 MUC1 传感器的构建 |
4.2.4 MUC1 电化学分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 MUC1 传感器设计策略 |
4.3.2 H-Gr@PdPtNPs的表征 |
4.3.3 H-Gr@PdPtNPs/GCE的电化学逐步表征 |
4.3.4 实验条件的优化 |
4.3.5 dsDNA/H-Gr@PdPtNPs/GCE对 MUC1 的双信号检测 |
4.3.6 dsDNA/H-Gr@PdPtNPs/GCE对 MUC1 检测的重现性、稳定性、选择性研究 |
4.3.7 dsDNA/H-Gr@PdPtNPs/GCE的实际样品分析 |
4.4 小结 |
第五章 基于H-Gr/β-CD@Pd Pt NFs和 Exo I三重放大策略的比率型电化学传感器准确检测CA125 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 试剂与仪器 |
5.2.2 石墨烯基材料的合成 |
5.2.3 传感器的构建 |
5.2.4 ExoI辅助循环对CA125 的电化学测定 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 CA125 比率型传感器的设计策略 |
5.3.2 H-Gr/SH-β-CD@PdPtNFs的表征 |
5.3.3 适配体传感器扩增策略的对比 |
5.3.4 实验参数的优化 |
5.3.5 比率型传感器对CA125 的分析测定 |
5.3.6 CA125 传感器的稳定性、重复性和选择性 |
5.3.7 CA125 传感器在加标血清样品中的实际应用 |
5.4 小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
个人简况及联系方式 |
(9)纳米抗污界面构建及其在电化学生物传感器中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 电化学生物传感器 |
1.1.1 电化学生物传感器检测方法 |
1.1.2 电化学生物传感器快速检测生物分析物 |
1.1.3 电化学生物传感器在复杂样本检测中存在的界面污染问题 |
1.2 界面污染及其测定方法 |
1.2.1 界面生物污染的形成 |
1.2.2 抗污原理 |
1.2.3 生物污染评价技术 |
1.3 抗污界面构建及其在电化学生物传感器中的应用 |
1.3.1 物理抗污界面 |
1.3.2 化学抗污界面 |
1.3.3 生物抗污界面 |
1.3.4 其它抗污界面 |
1.4 本课题提出 |
第2章 DNA纳米结构/羧乙基葡聚糖双层膜抗污界面构建及其在糖化血红蛋白快速检测中的应用 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料和仪器 |
2.2.2 实验步骤 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 CED/TSP双层膜的设计 |
2.3.2 CED/TSP双层膜表征 |
2.3.3 CEM/TSP双层膜固定不同捕获探针检测Hb A1c |
2.4 结论 |
第3章 纳米多孔膜抗污碳界面构建及其在糖化血红蛋白快速检测中的应用 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料和仪器 |
3.2.2 实验步骤 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 BSA/MWCNTs/GA多孔膜的设计和制备 |
3.3.2 BSA/MWCNTs/GA多孔膜的表征 |
3.3.3 BSA/MWCNTs/GA多孔膜的电化学性能 |
3.3.4 BSA/MWCNTs/GA膜固定anti-Hb A1c检测Hb A1c |
3.3.5 BSA/MWCNTs/GA膜固定APBA检测Hb A1c |
3.4 结论 |
第4章 纳米多孔膜抗污金-碳界面构建及其在前列腺特异性抗原快速检测中的初步应用 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料和仪器 |
4.2.2 实验步骤 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 金-碳界面BSA/MWCNTs/GA多孔膜的设计和制备 |
4.3.2 金-碳界面BSA/MWCNTs/GA多孔膜表征 |
4.3.3 金-碳界面BSA/MWCNTs/GA多孔膜固定anti-PSA-HRP检测PSA |
4.3.4 金-碳界面BSA/MWCNTs/GA多孔膜固定anti-PSA检测PSA |
4.4 结论 |
第5章 总结和展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(10)多功能电化学生物传感平台的构建及其体外诊断应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 生物传感器研究现状 |
1.1.1 基于抗体识别的电化学传感器研究现状 |
1.1.2 基于核酸适配体的电化学传感器的研究现状 |
1.1.3 基于酶的电化学传感器的研究现状 |
1.2 微流控在电化学生物传感器方面的应用 |
1.2.1 微流控器件材料的发展 |
1.2.2 微流控电化学传感器的研究 |
1.3 基于手机的电化学生物传感器 |
1.4 肌酐检测 |
1.4.1 肌酐 |
1.4.2 肌酐检测方法 |
1.5 呼吸道病毒的检测 |
1.5.1 流感病毒 |
1.5.2 SARS-CoV-2 病毒 |
1.5.3 呼吸道病毒检测的电化学生物传感器 |
1.6 本课题的提出 |
第2章 可便携微流控电化学生物芯片的构建及其对肌酐的检测 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料与仪器 |
2.2.2 纳米金花修饰的电极制备 |
2.2.3 多酶修饰电极制备 |
2.2.4 微流控生物传感器件的构建 |
2.2.5 电化学表征 |
2.2.6 条件优化 |
2.2.7 肌酐检测 |
2.2.8 样本测定 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 微流控生物芯片的设计 |
2.3.2 表征 |
2.3.3 实验条件优化 |
2.3.4 线性评价 |
2.3.5 干扰处理 |
2.3.6 血清测试确认 |
2.3.7 稳定性评价 |
2.4 本章小结 |
第3章 多通道电化学传感平台的构建及对A(H1N1)与SARS-CoV-2病毒的检测 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂与仪器 |
3.2.2 多通道电化学传感平台的构建 |
3.2.3 流感A(H1N1)病毒的鉴定 |
3.2.4 A(H1N1)HA或 SARS-CoV-2 刺突蛋白电化学检测 |
3.2.5 检测条件优化 |
3.2.6 电化学表征 |
3.2.7 线性实验 |
3.2.8 特异性实验 |
3.2.9 重复性 |
3.2.10 样本检测 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 多通道电化学免疫传感器的设计 |
3.3.2 A(H1N1)病毒的鉴定 |
3.3.3 抗体浓度优化 |
3.3.4 电化学表征 |
3.3.5 线性性能评价 |
3.3.6 特异性评价 |
3.3.7 重复性 |
3.3.8 样本评估 |
3.4 本章小结 |
第4章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、DNA生物传感器在疾病检测中的研究进展和应用前景(论文参考文献)
- [1]核酸适体功能化的二维材料场效应晶体管传感器研究进展[J]. 解忱,陈娜,杨雁冰,袁荃. 高等学校化学学报, 2021(11)
- [2]基于化学气相沉积石墨烯的传感器的研究进展[J]. 张建华,王朋厂,杨连乔. 材料导报, 2021
- [3]基于核酸适配体的生物传感技术检测食源性致病菌研究进展[J]. 秦铭灿,田雪晴,周俊栏,方再郗,周皓隆,高仁姣,吕明生,王淑军. 食品安全质量检测学报, 2021(13)
- [4]基于多重信号放大技术构建的microRNA电化学传感器[D]. 程娟. 南京邮电大学, 2021
- [5]基于TFBG-SPR的超痕量汞离子检测研究[D]. 段怡凡. 大连理工大学, 2021(01)
- [6]硅纳米线传感器关键工艺优化及生化检测研究[D]. 唐思琪. 北方工业大学, 2021(01)
- [7]用于可卡因和ATP检测的新型核酸适配体电化学传感器[D]. 薛白. 烟台大学, 2021(12)
- [8]石墨烯基电化学适配体传感器的构建及其对疾病标记物的检测[D]. 张国娟. 山西大学, 2021(01)
- [9]纳米抗污界面构建及其在电化学生物传感器中的应用[D]. 黎振华. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [10]多功能电化学生物传感平台的构建及其体外诊断应用[D]. 李建永. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)