基于碳材料的生物小分子傳感器的構(gòu)建.pdf

1、生物傳感器是一種將生物傳感元素和傳導(dǎo)相連接的檢測裝置。它由三部分組成:檢測器、傳感器和信號調(diào)節(jié)器。生物傳感器，結(jié)合了生物識別和化學(xué)或者物理傳導(dǎo)，已經(jīng)廣泛用于食品分析、環(huán)境檢測、藥物輸送、疾病診斷、蛋白工程、基因分析等領(lǐng)域。生物傳感器類型眾多，其中電化學(xué)和熒光型傳感器由于其操作簡單、檢測靈敏度高、選擇性好和易于微型化而廣受關(guān)注。為了提高這類傳感器的響應(yīng)性能，在感應(yīng)元件中采用性能優(yōu)良的碳納米材料是不錯的選擇。二維的碳材料石墨烯由于其比表面積

2、大，電子傳遞能力強(qiáng)在生物電化學(xué)傳感器方面發(fā)展較快。值得一提的是，除了材料自身外，材料的固定方式對提高這類傳感器的響應(yīng)性能至關(guān)重要。本論文首先圍繞如何將石墨烯有效“固定”在電極表面開展了細(xì)致的研究工作，考察了層層組裝法對提高石墨烯型傳感器的作用，重點探討了一步電化學(xué)法獲得免修飾石墨烯殼型電極對神經(jīng)遞質(zhì)的同時檢測功能。同時，論文還對零維的碳材料碳量子點的開關(guān)型傳感器提出了一種基于氧化還原方式的多分子檢測平臺。本論文成功構(gòu)建了兩種基于石墨烯的

3、電化學(xué)生物傳感器和一種碳量子點熒光傳感器并用于生物小分子的檢測。論文主要內(nèi)容如下:
　　1、對生物傳感器作簡要概述后，重點綜述了碳材料中的石墨烯和碳點分別在電化學(xué)和熒光傳感中的貢獻(xiàn)，最后在此基礎(chǔ)上提出了本論文的研究思路和創(chuàng)新點。
　　2、采用層層組裝技術(shù)(layer-by-layer assembly technique，LBL)以帶負(fù)電的石墨烯Gr和帶正電的殼聚糖CS之間的靜電引力為基礎(chǔ)，構(gòu)建了Gr/CS多層膜。掃描電子顯

4、微鏡(SEM)、電化學(xué)阻抗法(EIS)和循環(huán)伏安法(CV)表明:該多層膜均一有序，比表面積大，具有優(yōu)異的電子傳遞能力，實現(xiàn)了DA和UA的同時檢測，它們的線性范圍和檢測限分別為0.1-140μM和1.0-125μM，0.05μM和0.1μM(S/N=3)。
　　3、采用恒電位一步法綠色構(gòu)建了石墨-石墨烯核殼型的一體化傳感器，該傳感器不僅擁有石墨烯的獨特性質(zhì)，例如較大表面積和快速電子傳導(dǎo)能力，而且它無需石墨烯型傳感器復(fù)雜的制作和修飾過

5、程，實現(xiàn)了石墨烯在電極上的零接縫組裝。實驗表明，該傳感器可用于分別和同時檢測抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)和尿酸(UA)，并具有靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點，其中DA的檢測限為29 nM(S/N=3)。
　　4、我們以甘氨酸和葡萄糖為原料，采用一步水熱法，制備了熒光碳量子點(CDs)?；贔e3+對CDs的猝滅作用我們提出了一種基于氧化還原原理基礎(chǔ)上的多分子檢測熒光傳感器。當(dāng)氧化能力比Fe2+強(qiáng)的H2O2，KMnO4和K2Cr2O7