题目：以凝集素为识别物的细菌/细胞电化学发光生物传感器的研究

人类生活和健康与细菌密切相关，细菌感染会导致各种疾病的发生，影响着人类的健康和生命。细菌广泛存在于水体和食物中，其中一些特殊血清型的细菌对人和动物有病原性，传统检测的细菌方法非常费时，因而建立快速灵敏检测细菌的方法具有十分重要的意义。此外，癌症严重威胁着人类的健康，当正常细胞生长失去控制、恶性增长和扩散就产生癌症，因此对癌细胞的检测是非常重要的。随着新兴的糖生物学的发展，研究发现在癌细胞的转移和恶变过程中常常伴随着癌症标志物糖基化的变异，利用凝集素(lectin)可以对糖链的改变进行研究，目前基于凝集素为识别物质检测癌细胞已经成为生物传感器研究的热点之一。
电化学发光生物传感器是将生物分子固定在电极上，并将生物识别分子和目标分析物结合的生物信号转换为可检测的电化学发光信号的一种分析器件，兼具有电化学和电化学发光的优点，广泛用于生命分析和环境检测中。凝集素能够识别细菌或细胞表面的糖链，具有传统生物识别分子不具备的优势，且制备简单，稳定性高，因此适合构建以凝集素为分子识别物质的电化学发光生物传感器。
本论文由五章组成。第一章为引言，简单介绍了糖生物学发展，详细介绍了目前与细菌和癌细胞相关的糖生物学的研究进展，以及凝集素在糖生物学研究中的应用；重点评述了电化学发光生物传感器研究进展；最后阐述了本论文的选题背景、研究思路、研究目的和研究内容。
第二章为以钌联吡啶标记伴刀豆球蛋白(Concanavalin A, Con A)作为探针测定大肠杆菌的电化学发光传感器的研究报告。以凝集素Con A为分子识别物质，革兰氏阴性菌大肠杆菌作为分析对象，钌联吡啶衍生物(Ru1)为电化学发光标记物，设计了一种新颖的基于凝集素的电化学发光检测细菌的生物传感器。以Ru1-ConA作为电化学发光探针，通过羧基化的碳纳米管修饰石墨电极制备电化学发光传感器。当目标物大肠杆菌存在时，细菌表面的脂多糖(LPS)与电化学发光探针结合形成Con A-LPS结合物，电化学发光强度降低。通过钌联吡啶衍生物在正三丙胺(TPrA)体系中的电化学发光信号降低实现对大肠杆菌检测，检出限为127 cells/mL，用构建的传感器对Con A和甘露聚糖的结合常数进行计算。构建的传感器能够灵敏快速地检测大肠杆菌。
第三章为多标记型Ramos细胞电化学发光生物传感器的研究。本工作的研究目的是探讨树枝状化合物作为电化学发光物质载体和识别物质载体对于增强电化学发光信号的潜在优势，构建了一种高灵敏的夹心式以适体为识别物质的电化学发光传感器用于检测人B淋巴细胞瘤Ramos细胞。以钌联吡啶和识别物质适体双功能化的树枝状高分子化合物为信号物载体和识别物载体，多标记的信号物质提高传感器的灵敏度。本工作利用表面含有128个氨基的第五代聚酰胺-胺树枝状高分子(G5-PAMAM) 为模型，通过共价键进行双功能化。传感器以特异性识别Ramos细胞的适体TD05为识别物质，共价固定在羧基化碳纳米管修饰玻碳电极(GCE)表面，然后与目标细胞进行结合，以钌联吡啶衍生物和TD05双功能化G5-PAMAM (G5-Ru1-TD05)为信号探针，以TPrA作为电化学发光的共反应试剂，通过产生的电化学发光信号对细胞进行检测。对可能影响电化学发光传感器的一些因素，包括识别探针和信号探针连接臂的长度和结合时间等进行考察。在优化的条件下，检测Ramos细胞的线性范围为100~10000 cells/mL，检出限为55 cells/mL。检出限比未进行G5标记的传感器高2.5倍，表明多标记提高了传感器的灵敏度。
第四章为以钌联吡啶标记麦胚凝集素(WGA)检测前列腺癌PC-3细胞的电化学发光生物传感器的研究。以前列腺特异性抗原(PSA)的抗体(anti-PSA)为分子识别物质，Ru1-WGA为电化学发光探针，设计了一种新颖的基于凝集素-免疫相结合的夹心式测癌细胞的电化学发光生物传感器。石墨烯氧化物(GO)吸附在玻碳电极表面，通过GO的羧基共价固定anti-PSA，制备电化学发光传感器。以PSA为模型对传感器的组装条件和分析条件进行优化，WGA与PSA的N-糖链的糖基结合，以TPrA为共反应剂，电化学发光信号与PSA的浓度呈线性相关。传感器的PSA抗体和前列腺癌PC-3细胞表面的PSA膜抗原(PSMA)特异识别对PC-3细胞进行检测，并以激光共聚焦成像对Ru1-WGA和癌细胞的相互作用进行初步的探索和研究。
第五章为结论与展望。本论文研制了信号降低型细菌电化学生物传感器，信号增强型、多标记信号放大型细胞电化学发光生物传感器，为快速灵敏的检测大肠杆菌和高灵敏高选择性检测癌细胞提供了性能优良的分析器件和分析新方法，为电化学发光生物传感器的研究提供了一些新思路和基础性研究资料。研究表明，将羧基化碳纳米管吸附在电极表面，通过共价作用将电化学发光探针固定于电极表面，制备的传感器有良好的稳定性；树枝状高分子表面具有大量的功能基团可以多标记信号物质和识别物质分子，能够提供电化学发光生物传感器的灵敏度；由于凝集素结合糖的特异性，构建以凝集素为分子识别物质的生物传感器不仅用于大肠杆菌和癌细胞的检测，也为糖蛋白糖链分析提供了一个新方法。本论文的研究工作为进一步研制高灵敏度，高选择电化学发光生物传感器提供了基础性研究资料，对此方面的研究工作具有一定的促进作用。