项目名称：压电生物传感器固定化技术研究

完成单位：

中国人民解放军军事医学科学院卫生学环境医学研究所清华大学

项目完成人：

高志贤 周焕英 朱惠忠 晁福寰 张超 房彦军 王红勇 刘楠 刘虹 潘海峰

项目概况：

本项目在1997～2006之间受到了国家自然科学基金《测定食品中葡萄球菌肠毒素的压电免疫传感器研究》、《葡萄球菌肠毒素基因的新型双层类脂膜电化学DNA传感器研究》和《葡萄球菌肠毒素基因的DNA传感器研究》以及天津市自然科学基金《分子自组装多功能智能化压电基因传感器研究》、《检测食品中肉毒毒素的压电免疫传感器研究》等多个基金的资助。

压电生物传感器的固定化技术，既涉及固定过程中的基础理论，又有许多实际问题需要解决。压电生物传感器的固定化技术和方法研究是一项富有挑战性的项目，有重要的理论意义，研究成果可提升我国传感器研究在国际上的地位，对食品卫生检验、DNA同源性分析、环境污染检测、临床诊断等领域都具有重要的推进作用。

本研究在对压电传感器电极表面几种固定化过程归纳、总结基础上，发现基于不同原理的几个新发现点，用氨基和生物素修饰的李斯特菌毒力基因探针对固定化效果进行验证，DNA敏感膜在4℃环境下至少可保存3周，标记有纳米金的敏感膜，灵敏度提高3倍；探索并发现新型偶联试剂TADP，提高固定化效果；引入双层类脂膜体系，阐明单链DNA探针固定到BLMs上的机制；利用NaBH₄选择性还原Schiff＇sbase结构，设计并优化了基于氧化葡聚糖－蛋白A的抗体分子固定化原理，改良乐甫波（Love波）传感的蛋白A固定化技术，以聚氯乙烯（PVC）为包埋材料，以四氢呋喃（THF）为溶剂，将分子印迹聚合物微球（MIP）原位固定在压电石英晶体电极上。

项目研究结果和结论：

（1）通过对电极表面基因固定化技术机理研究，探明了压电传感器固定化机理；

（2）发现新型偶联试剂TADP，利用TAPD环状分子结构，降低DNA探针的空间位阻；

（3）把纳米金颗粒引入敏感膜的自组装，结合QCM质量放大，形成金微球的多重质量放大；

（4）针对琼脂支撑电极，通过引入双层类脂膜，极大提高敏感膜反应系统的生物相溶性；

（5）通过利用NaBH4选择性的还原Schiff＇sbase结构等一系列过程，发现了在Love波传感器的SiO2固定免疫探针的新机制；

（6）利用直接包埋技术，将合成的农药分子印迹聚合物原位固定于压电传感器检测电极，为MIP技术在传感器检测中应用提供基础。

项目推广应用情况：

本成果的多篇论文在国际会议交流，得到国内外同行的首肯，目前已在国内外学术刊物发表相关学术论文六十多篇（其中被SCI收录、EI收录的有24篇文章，总IF达到30以上），主编或参与编写相关著作5部，申请相关专利3项，授权专利1项。相关学术论文已被引用123次，其中他人引用114次。该项目通过十多年的全面、系统的研究，为同行提供了基因和免疫探针的固定化机理和技术，同时课题组培养了硕士5名、博士4名、博士后2名及一批相关的科研人员，形成了一支过硬的科研梯队。