开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
- 课题背景
天然酶是介导生物体内各个生物过程的高效的生物催化剂,在温和的反应条件下,酶能高效地催化各种底物特异性强、活性高、产率高的反应。因此,酶在生物传感器、制药过程、食品工业和农业化学生产中的应用具有重要的意义。然而,酶的实际应用往往受到其固有的缺点的阻碍,如操作稳定性差、催化活性对环境条件的敏感性、制备和纯化成本高等。为了克服上述限制,人工酶已经被确立为天然酶低成本和高度稳定的替代品。到目前为止,人工酶的设计已经成为一个活跃的研究领域,并且取得了巨大的进展,包括氧化石墨烯、石墨烯-hemin纳米复合材料、碳纳米管、碳纳米点、介孔硅包覆金纳米颗粒、金纳米团簇和纳米药物。根据其结构特点,这些酶模拟物可分为三类:
1、碳基纳米材料:碳基纳米材料已被发现具有过氧化物酶或超氧化物歧化酶活性。通过研究氧化石墨烯、石墨烯血红素纳米复合材料、碳纳米管和碳纳米点的过氧化物类活性,已经发现一种基于叶酸结合石墨烯血红素(GFH)协同过氧化物类活性的比色法可以定量快速检测癌细胞,前列腺特异性抗原的比色检测以及葡萄糖水平检测的新方法,此外由于其比表面积大,还可作为多相催化过程的良好载体。
2、金属基纳米材料:金属纳米材料被发现具有多种催化活性,其中氧化物酶和过氧化物酶活性尤其受到广泛关注。目前已经利用类过氧化物酶活性构建了一个新的传感器平台,可用于对DNA和microRNA的敏感检测。
3、金属氧基纳米材料:与碳基纳米材料和金属基纳米材料一样,金属氧化物基纳米材料也已成为高效的酶模拟物,其中,氧化铈纳米颗粒和磁性纳米颗粒是应用最广泛的金属氧化物催化剂。例如通过利用CeO2的可切换酶活性作为盖层剂在多功能控制传递纳米器件领域提供了一种新的途径。
基于以上我们打算通过金纳米网络覆盖的氧化铝膜构建一种新型生物分子无标记识别检测方法。
- 要解决的问题
在进行生物分析时由于干扰成分较多以及标记识别检测方法的繁杂,给分析工作的进行带来了很多困难。
本课题的目的在于构建一种具有优异的耐久性和再利用功能的用于细胞分析和生物检测的新型高性能生物传感器。
- 可行性分析
虽然相对较低的催化活性和稳定性限制了AuNPs作为酶模拟物的潜力,但是纳米技术的出现和发展为开发具有稳定和高催化活性的纳米颗粒提供了新的机遇。最近有报道,将惰性/导电的纳米通道直接复合在金属薄膜上,可用于纳米颗粒、生物分子、不对称离子等的迁移研究。由功能性纳米材料和配体形成的网络结构为构造新型纳米多孔结构提供了一种简单、可靠、高效的制作技术。与传统的固体纳米多孔材料相比,网络结构具有更高的比表面积。此外,通过调节连接分子的长度,可控调节纳米网络结构的粒子间隙,从而实现ICR的有效调节。这些有趣的工作为设计和开发具有高ICR响应的多功能纳流控器件提供了新的策略。
将DAN组装到AAO纳米通道表面,制备异质杂交结构。由于AuNPs的高体积比和PAMAM结合位点的高密度,所形成的纳米网络结构具有更大的比表面积、更多暴露的官能团,以及显著的电荷和几何结构不对称性,从而导致明显的整流离子现象。此外,通过本体溶液的离子价和pH可以调节ICR性能。在最佳条件下,可实现循环肿瘤细胞的高灵敏捕获及检测。该结构还提供了一个灵敏的多模态(化学,电和光学)平台,可用于原位研究细胞粘附和细胞行为。
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