碳纳米管修饰的纸传感器用于检测甲胎蛋白.pdf

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1、第43卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第1O期2015年10月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1589～1593DOI：10．11895／j．issn．0253-3820．150263碳纳米管修饰的纸传感器用于检测甲胎蛋白周雪欧阳五庆魏云鹏申方超(西北农林科技大学动物医学院，杨凌712100)摘要根据碳纳米管能隙变化和管之间接触电阻变化引起碳纳米管整个网络体系导电性变化的原理，研制了一种基于碳纳米管的新型纸传感器，可灵敏检测甲胎蛋白(AFP)。利用

2、F108对碳纳米管进行功能化改性，制备均匀、稳定的碳纳米管分散液，在分散液中加入AFP抗体，获得的碳纳米管．抗体溶液用于浸渍滤纸以使滤纸导电，通过测量由于免疫反应引起的纸传感器导电性变化，可实现AFP的快速、准确检测。浸渍12次的纸传感器的电阻变化值与AFP浓度在0．156～100rig／mL之间呈现良好的线性关系，样品检测时间仅为5rain，并且在同一张纸条上可实现多次检测，使用方法简单，成本低廉，具有很高的灵敏度和选择性。用本法检测临床血清样品中AFP含量，结果与临床常用的ELISA法相比无显

3、著性差异。关键词碳纳米管；甲胎蛋白；滤纸；免疫传感器1引言甲胎蛋白(ot—Fetoprotein，AFP)是一种分子量为69kDa的糖蛋白，是原发性肝癌的标记物之一，血清中AFP的升高对原发性肝癌的诊断具有非常重要的意义_jI2J。正常人的血清中AFP的含量一般低于20ng／mL，若明显升高则可能患有肝肿瘤。癌症的早期诊断对于癌症的成功治愈、患者成活率的提高至关重要。在癌症早期阶段，肿瘤标记物的含量非常低，而目前临床检测常用的大多数分析仪器所需的分析时间较长。为满足日益增多的癌症前期或癌症早期恶性

4、病变临床筛查的需求，迫切需要发展可实现快速、高灵敏检测的微型仪器。纳米技术的发展，以及随之而发展起来的新的纳米探针、纳米传感器和纳米分析体系大大扩展了生物传感技术在分子诊断中的应用。碳纳米管具有的独特的物理、化学、光学和电学性质，为光电信号传导和新一代生物电子／生物传感器件的设计提供了优良的平台J。特别是经DNA、酶、抗体等生物分子功能化的碳纳米管，既具有碳纳米管本身的大比表面积效应和优良的电传导性能，也具备生物分子的特异性识别能力，基于生物分子功能化的碳纳米管构建的生物传感器可以有效地加速信号传

5、导，实现信号放大，提高检测的灵敏度和选择性，减少所需样品和试剂的用量。因此，将碳纳米管应用于免疫传感器已引起人们的广泛关注。目前，碳纳米管的免疫传感器研究主要是将其作为传感器的电极修饰材料，制作高特异性、高灵敏度的电化学免疫传感器卜引，然而，这类传感器通常需要使用价格比较昂贵的玻碳或者铂、金等贵金属作为电极材料，限制了其进一步的推广应用¨。本研究采用廉价易得的标准化学分析滤纸为基底，利用碳纳米管／抗体混合液对滤纸进行包覆制作纸传感器，基于简单的抗原一抗体特异性反应的原理，通过检测纸传感器导电性的变

6、化实现AFP含量的测定。制备的纸传感器灵敏度和检出限皆可媲美传统的ELISA试剂盒，且分析时间大大缩短，只需5min即可得到样品的检测结果，适用于常规的癌症筛选。2实验部分2．1仪器与试剂KQ-50ODE超声清洗仪(昆山市超声仪器有限公司)；HT7700透射电子显微镜与S-3400N型扫描电子显微镜(Et本日立公司；Z-603S3D打印机(深圳市极光尔沃科技有限公司)；DT-5302四线低电阻测2015-04-01收稿；2015-07—14接受本文系陕西省重大科技创新专项基金资助项目(No．K33

7、2020916)E—mail：oywq506@sina．corn1592分析化学第43卷部表现为纸传感器电阻升高，纸传感器电阻的变化与样品中AFP的浓度相关联，因此可实现样品中AFP含量的检测。本研究制备的纸传感器的原理与文献[14]报道的利用SWCNTs制备的灵敏度和特异性极高的检测目标蛋白的生物传感电子纺织物的原理相反。对于这种生物传感电子纺织物，当溶液中有抗原存在时检测到的电流增大，这是因为SWCNTs一棉线传感器在检测目标物——血清白蛋白时，抗体从SWC．NTs中脱落与溶液中的抗原进行了结

8、合，使得碳管之间的间隙变小，从而降低了整个碳管网络的电阻。3．4浸渍次数的优化本实验中，纸传感器在碳纳米管．抗体溶液中的浸渍次数是非常重要的参数，与纸传感器的灵敏度有关，也影响检测AFP抗原时的线性范围。实验结果表明，电阻变化值(AR)随纸传感器浸渍次数的增加而增大，即纸传感器的灵敏度逐渐提高。当浸渍次数增加到12次后，再继续增加浸渍次数，AR变化不大，表明滤纸表面负载量趋于饱和，因此，选择浸渍12次作为最适的浸渍次数。3．5纸传感器对AFP的响应性能在优化的实验条件下，对不同浓度