声表面波免疫生物传感器的研究

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1、摘要本课题设计了一种以36。-YXLiTa03单晶为基底的水平剪切声表面波(SH．SAw)免疫生物传感器，并开发了声表面波液相传感检测系统。传感器设计为双通道延迟线结构，每通道延迟线的工作频率为104MHz。其中一个为参考通道，另一通道为敏感通道，在敏感通道上固定抗体来检测液相中的抗原。用树脂和硅橡胶材料设计液流腔和密封圈，以使传感器的敏感部分暴露在待测的液相环境中，并且起到保护IDT电极的作用。重点介绍了压电晶体表面固定的各种方法，并且采用了其中的单分子自组装法和蛋白A固定法来固定DDT抗体和AFP抗体

2、，制作了相应的声表面波免疫传感器。传感检测系统采用现代仪器设计方法进行设计，在静态滴定注射的测试方法下，研究了该传感器在液相痕量DDT和AFP检测中的原理和应用。实验表明，传感器稳态的输出频率反应了待测抗原溶液的浓度。基于双通道声表面波检测技术的免疫生物传感器具有灵敏度高和重复性好的优点。在检测抗原实验中，传感器的检测下限为到了几个ppb；在几个～几十个ppb的检测范围内，传感器输出频率的变化与抗原的浓度成较好的线性关系，并且达到了比较低的检测浓度。关键词：SH—SAW；液相检测；免疫传感器；表面固定技术

3、第一章绪论1．1压电免疫生物传感器概述压电免疫生物传感器属于压电生物传感器的一种。这种利用压电晶体对表面电极区对传播环境的敏感性，并结合生物功能分子(如抗原和抗体)之间的选择特异性进行工作的压电晶体生物传感器，具有灵敏高、选择性好、响应速度快以及实时动态检测等优点。1972年，shonellol有人成功利用其结合蛋白质的特点率先在石英晶体表面涂了一层塑料薄层，将牛血清蛋白结合到晶体表面，研制出第一台压电免疫传感器，用以测定牛血清蛋白抗体的含量。随着研究的深入，压电免疫传感器己成为生物传感器领域中的一个研究

4、热点，从体波装置液相免疫传感器(BAw)到声表面波免疫传感器(sAw)，近几年又出现了乐甫波(LAw)免疫传感器以及板波免疫传感器(PAworAPM)，检测极限己达PG量级，灵敏度高达1ng／Hz。免疫生物传感器克服了酶联免疫分析法(ELIsA)、放射免疫分析法(RIA)，荧光免疫分析法(FIA)等免疫检测方法费时、昂贵、标记及操作复杂等缺点，具有极广泛的发展前景及重大的应用价值，但是目前的免疫传感器普遍的缺点是寿命短，重复性不高，离真正的临床应用还有差距。这也是目前研究的重点所在。1．2检测DDT的背景

5、水体(包括降水、地面水、地下水)受到人类或自然因素或因子(物质或能量)的影响，使水的感观性状(色、嗅、味、浊)、物理化学性能(温度、酸碱度、电导度、氯化还原电位、放射性)、化学成分(无机、有机)、生物组成(种类、数量、形态、品质)及底质情况等产生恶化的现象称为水污染。严重的水污染，难于自净和恢复到良好状态，妨碍了水体正常的功能、破坏了人类经济、合理地利用，造成了环境质量、资源质量、生物质量、人体质量和经济的巨大危害和损失，甚至形成国际间、全球性的污染危害。有机氯农药(0rganochlorinepesti

6、cides，简称0cPS)是海洋环境中一类难降解的有毒化合物。以六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)为代表的有机氯农药使用历史长、范围广、用量大，虽己禁用多年，但由于半衰期长、化学性质稳定、不易降解和代谢，所以迄今仍可在江河、河VI、海湾等水生态系中检出【¨。而进人表层水体的OCPS，除少数被吸附沉淀外，大部分在这一水层内被浮游生物吸收富集，富集系数达102—104，从而引起生物慢性中毒，并通过食物链的传递危害人类健康【2l。1．2．1DDT基本性质和危害DDT为2，2一双(4一氯苯基)一l，1，卜三氯乙烷

7、(即p’P’_DDT)；主要异构体及同系物：0，P’_DDT；p，P’DDE：P，P’DDD。它是1874年由德国化学家宰特勒首次合成，直到1939年才由瑞士昆虫学家保罗·米勒发现其具有杀虫性。DDT是20世纪60年代以前广泛使用的一种杀虫剂。据统计，由于使用了DDT等化学农药，减少病虫害，挽回的粮食损失占总产量的15％。若以世界粮食年产量18亿吨(70年代末水平)计算，那么有2．7亿吨是由化学农药换回来的，相当于10多亿人一年的口粮。此外，DDT还能有效地杀灭蚊蝇、体虱等传染疾病的害虫，从而大大减少疟疾

8、，伤寒等的发病率和死亡人数。过去人们一直认为DDT有机氯农药是低毒安全的。并因其有稳定性、脂溶性、药效普适性等特点。而大量生产，普遍使用于农业、畜牧业、林业及卫生保健事业，以致最终造成环境污染。1962年美国生物学家卡尔松在《寂静的春天》一书中，对包括DDT在内的农药所造成的公害，作过生动的描写：“天空无飞鸟河中无鱼虾，成群鸡鸭羊病倒和死亡，果树开花但不能结果，农夫们诉说着莫明奇妙的疾病接踵袭来。总之，生机勃勃的田野和农庄变得