幾種復合納米材料的合成及其在葡萄糖生物傳感器中的應用研究.pdf

1、葡萄糖含量的測定在很多領域都有著十分重要的意義?，F代的電化學葡萄糖生物傳感技術將納米材料與電化學分析檢測技術有機的結合在一起，由此產生了一系列性能優(yōu)良的電化學葡萄糖生物傳感器。本文著重于設計和合成新型的納米復合材料，并結合電化學或電致化學發(fā)光檢測技術構建了幾種新型的電化學葡萄糖傳感器。本論文由六個部分組成。
　　 第一章緒論在這一章里對生物傳感器的基本原理及分類、電化學生物傳感器、納米材料的定義和特性進行了介紹;對幾種常見的納米

2、材料及其在生物傳感器中的應用、電化學葡萄糖生物傳感器的發(fā)展、納米材料在葡萄糖生物傳感器的應用與發(fā)展、電致化學發(fā)光葡萄糖生物傳感器作了簡要的概述。
　　 第二章納米材料的引入為葡萄糖生物傳感器的直接電化學帶來了新契機，由各種納米材料構筑的直接電子轉移的葡萄糖生物傳感器已經成為如今研究的熱點。很多的納米材料都存在著容易從電極表面滲漏的問題，這使得測定時的電化學信號很不穩(wěn)定，傳感器的性能因此降低。由納米材料構建的性能優(yōu)良的葡萄糖生物傳

3、感器不僅應該克服納米材料滲漏的問題，而且該納米材料還能夠在酶的氧化還原活性中心和電極表面之間進行有效的電子傳遞，使得響應時間縮短、靈敏度提高。因此，在本章中，首先基于電活性物質普魯士藍、石墨烯以及生物相容性好的殼聚糖合成了殼聚糖/普魯士藍/石墨烯的納米復合物(CS-PB-GR)，將殼聚糖用于共建殼聚糖/普魯士藍/石墨烯的納米復合物不僅增強了該復合材料的生物相容性，而且有效的解決了聚普魯士藍納米粒子的滲漏問題，可以有效的提高該復合納米材料

4、的性能。將該納米復合材料結合納米金和半刀豆球蛋白A(ConA)在玻碳電極上構建了:葡萄糖氧化酶/ConA/葡萄糖氧化酶/納米金/CS-PB-GR/葡萄糖酶傳感器。該傳感器還具有如下優(yōu)勢:納米金和ConA的引入，可以有效的提高葡萄糖氧化酶的固載量;CS-PB-GR納米復合材料中的PB納米粒子和電極表面的GOD可以形成一種類雙酶的體系，起到信號放大的作用;石墨烯和PB納米粒子能夠的提高電子在酶的活性中心(FAD)和電極表面之間的遷移速率。用

5、該方法制得的葡萄糖傳感器具有響應快、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點。
　　 第三章隨著對碳材料性質研究的進一步深入，富勒烯作為一種生物傳感材料也開始被應用于葡萄糖生物傳感器研究領域。C60分子具有一個大的共軛離域π鍵，親電子能力很強，可作為電子受體。這使得它具有了許多特殊的物理和化學性質，并且呈現出令人期待的應用前景。C60易溶于甲苯、苯、烷烴和二硫化碳等非極性有機溶劑，但它不溶于水，而且導電性能不高，因此使得C60在生物傳感器中的應

6、用受到了一定的局限。為了改善C60導電性能不高的這一不足，我們設計、合成了鉑包裹的C60納米線。將合成的Pt@C60納米線和葡萄糖氧化酶滴涂在電極表面，用殼聚糖固定成膜，制備了葡萄糖酶傳感器。研究表明，由于引入了導電性能好、催化性能高、生物兼容性好的鉑納米材料，使得基于Pt@C60納米線構建的酶生物傳感器對葡萄糖具有很好的催化性能。該傳感器也具有制作簡單、響應時間短、選擇性好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
　　 第四章表面活性劑作為一種含有

7、極性和非極性官能團的兩性分子，它能強烈吸附在固-液界面上，將表面活性劑溶液滴涂到電極表面會形成有序的多重雙層生物模擬膜，能加快電子在酶和電極之間的交換速率。為了改進C60的導電性能同時提高基于C60納米粒子的成膜能力，我們以陽離子表面活性劑四辛基溴化銨(TOAB)作為穩(wěn)定劑和相遷移試劑，合成了Au@C60納米粒子，并在玻碳電極上制備了:葡萄糖氧化酶/Au@C60葡萄糖酶生物傳感器。納米金的引入使得C60的親電子能力得到進一步提高，制得的

8、Au@C60可以在電極表面直接成膜而且還能夠有效的固載葡萄糖氧化酶;同時Au@C60表面帶正電荷的TOAB，也可以增加酶的固載量;而且合成的Au@C60納米粒子能夠實現電子在葡萄糖氧化酶的活性中心和電極表面之間的直接電子轉移。該傳感器制作簡單、響應時間短、選擇性好、穩(wěn)定性好。
　　 第五章為了擴大C60納米粒子在生物傳感器中的進一步應用，我們設計合成了水溶性的C60衍生物，利用該衍生物，在水溶液中和四氯鈀酸鉀合成了一種新型的鈀納

9、米粒子(Pd@Cys-C60)。將該粒子滴涂在玻碳電極表面構建了無酶的葡萄糖生物傳感器，無酶的葡萄糖傳感器也是當今研究的熱點領域。在Pd納米粒子和C60的協(xié)同作用下，Pd@Cys-C60納米粒子能有效的催化葡萄糖。該無酶的葡萄糖生物傳感器構造簡單、不需要在特殊條件下保存、不受酶易變性失活的影響、使用壽命長，而且該非酶傳感器的穩(wěn)定性和重現性比普通的酶生物傳感器要好。
　　 第六章電致化學發(fā)光是把電化學和化學發(fā)光相結合發(fā)展起來的一門

10、新的檢測技術，它不僅具有電化學分析的一些優(yōu)點，而且還具有化學發(fā)光分析的諸多特點。魯米諾是電致化學發(fā)光中最常用的發(fā)光試劑，當溶液中有過氧化氫存在時，產生的發(fā)光信號的強度與過氧化氫的濃度成正比。由于葡萄糖氧化酶在氧化葡萄糖時可以產生過氧化氫，因此可以通過間接測定過氧化氫的方法來檢測葡萄糖，從而制備高靈敏的電致化學發(fā)光葡萄糖生物傳感器。研究表明，納米金可以增強魯米諾-過氧化氫體系的電致化學發(fā)光強度。因此，在本章中用葡萄糖氧化酶交聯戊二醛的方法