纳米多孔阳极氧化铝中生物素化分子检测动力学的实时监测及其生物传感应用

DOI:10.3390/nano9030478 期刊:Nanomaterials 出版年份:2019 更新时间:2026-01-09 18:46:10
摘要: 纳米材料表面的化学修饰(或称功能化)是实现高灵敏度与高选择性生物传感器的关键步骤。生物传感器的表面修饰通常包含多个需优化的修饰流程,实时监测这些修饰过程中发生的反应能为优化提供重要依据。本研究以链霉亲和素-生物素复合物功能化的纳米多孔阳极氧化铝(NAA)为平台构建无标记生物传感器,采用反射干涉光谱法(RIfS)实时监测以生物素化凝血酶为分子模型的复合物形成过程。通过比较不同孔径NAA的响应性能,确定了获得最佳信号的最佳孔径;并测算出能高效检测生物素化凝血酶结合的最适链霉亲和素浓度;最后评估了该NAA-RIfS系统定量检测生物素化凝血酶浓度的能力。本研究提供了一种优化的表征方法,用于监测生物素化分子在NAA孔道内结合时发生的化学反应。
作者: Laura Pol,Lluis F. Marsal,Chris Eckstein,Laura K. Acosta,Elisabet Xifré-Pérez,Josep Ferré-Borrull
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为生物传感应用开发一种优化的表征方法,用于实时监测纳米多孔阳极氧化铝孔道内生物素化分子附着过程中的化学反应。

研究表明,纳米多孔阳极氧化铝结合反射干涉光谱技术是实时监测链霉亲和素-生物素系统介导的生物素化分子附着的高效平台。最佳条件为孔径60纳米、链霉亲和素浓度1微克/毫升,该参数可最小化聚集并确保表面完全覆盖。该系统能检测10微克/毫升以上的生物素化凝血酶,并产生可量化的等效氧化层厚度变化。该方法为开发针对多种生物分子的高灵敏度无标记光学传感器奠定了基础。

孔径小于50纳米会阻碍分子扩散,而采用现有NAA制备工艺无法实现大于60纳米的孔径,这限制了可有效利用的孔径范围。生物素化凝血酶的检测灵敏度仅限于10微克/毫升以上的浓度,在100微克/毫升以上会出现饱和现象。当链霉亲和素浓度极低时(例如0.5微克/毫升),会出现噪声电光学厚度信号和孔隙覆盖不完全的情况,影响检测可靠性。

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