摘要
光电免疫传感是将光电转换过程与生物大分子的识别相结合而发展起来的一种新型传感技术。由于其装置简单，易于微型化，可实现实时、灵敏的分析检测而被广泛研究。光电转换层和生物探针识别界面是光电传感器中两个重要的组成单元。高性能的光电免疫传感器必须有机合理地结合光电转换界面和生物传感界面，并综合考虑信号的稳定性、可重现性及生物识别的灵敏度和选择性。目前，多数光电免疫传感器的构建较为复杂，涉及多步骤的表面修饰用于界面构筑，有些还使用光电材料标记抗体，力图提高光电流响应。这可能会破坏光电/传感界面的稳定性和选择性，并损害光电检测无标记的优势。本文针对这一研究现状，提出：光电免疫传感器的构筑不能以追求高光电转化效率为目的，因为在光电免疫传感中测量的是光电流的变化，而非光电流本身，因而构建具有简单而稳定可靠的光电转换/生物传感界面是光电免疫传感的核心问题。在此思路指导下，聚焦具有共价偶联活性和光电转换性质的聚多巴胺（polydopamine, PDA）薄膜，构建了一类基于PDA薄膜的光电免疫传感器，采用各种物理表征手段和电化学方法对光电免疫传感器的结构、光电转换性能和检测性能进行系统研究，并应用于蛋白质的免疫检测。 本研究主要内容包括：⑴利用PDA薄膜修饰氧化锌（ZnO）纳米棒，构建了一种新型光电免疫传感器。在传感器构建过程中，首先使用低温水浴法制备ZnO纳米棒阵列，然后利用浸泡法将PDA生长于纳米棒的表面，得到具有核壳结构的复合纳米材料。PDA薄膜作为光敏材料能有效吸收光子能量并进行电荷拆分，并将电荷注入ZnO纳米棒，构建稳定光电转换界面；与此同时，PDA直接与蛋白质分子发生共价结合，从而将蛋白质分子固定于光电极表面，由此成功构建简单、可靠的光电免疫传感器。光电免疫传感器实现对目标蛋白的高灵敏检测，最低检测限达到10 pg mL-1。这个工作利用了PDA的光电转换性质和生物偶联活性来实现生物传感检测，为PDA在光电免疫检测领域的应用提供了概念证明和实验展示。⑵在PDA薄膜的辅助下，于ZnO纳米棒上生长分布均匀的硫化镉（CdS）纳米颗粒，构建了一种无标记光电免疫传感器。采用低温水浴法制备ZnO纳米棒、连续离子吸附和反应法将CdS颗粒生长于纳米棒的表面，通过浸泡法将PDA薄膜生长于CdS表面，得到ZnO-(CdS/PDA)n光电极。PDA薄膜不仅能够促进CdS在ZnO纳米棒上均匀分布，提高光电转换过程中界面的稳定性，而且可以直接偶联生物探针，由此构建稳定光电免疫传感器，该传感器对目标蛋白质的检测限为100 pg mL-1。
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