基于納米材料構(gòu)建的無(wú)酶型傳感器應(yīng)用于生物小分子檢測(cè)的研究.pdf

1、自1962年Clark首次提出葡萄糖酶生物傳感器以來(lái),酶生物傳感器因其靈敏度高、選擇性好等特點(diǎn)在臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境檢測(cè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。然而酶在固載過(guò)程中由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不佳,以及環(huán)境溫度等的影響容易失活,使得酶?jìng)鞲衅鞯姆€(wěn)定性不盡理想。因此構(gòu)建無(wú)酶型的傳感器成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。生物小分子在人體內(nèi)發(fā)揮著非常重要的作用。如多巴胺(DA)是一種重要的神經(jīng)傳遞介質(zhì),DA的含量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)紊亂,精神分裂,帕金森等癥狀。和DA

2、廣泛共存在于哺乳動(dòng)物和人體內(nèi)的生物小分子還有抗壞血酸(AA),尿酸(UA)及亞硝酸根離子等。這些物質(zhì)都具有電活性,在裸的電極上氧化需要較高的過(guò)電位,且氧化峰電位重疊,很難將他們分離;裸電極表面也很容易被污染從而使得電極選擇性和重現(xiàn)性較差。因此,如何構(gòu)建修飾電極同時(shí)檢測(cè)這些共存生物小分子顯得極為迫切。近年來(lái),納米材料由于其獨(dú)特的電化學(xué)性質(zhì)、大的比表面積、高的表面自由能、好的生物兼容性等特點(diǎn)在傳感器領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。本文基于以上考慮,采

3、用納米材料構(gòu)建了多種對(duì)生物小分子具有靈敏選擇性的無(wú)酶型傳感器,主要工作如下:
　　 1.基于血紅蛋白固載在金納米顆粒/聚硫堇,鉑納米顆粒/修飾的玻碳電極上對(duì)過(guò)氧化氫及亞硝酸根的研究
　　 該工作首先在玻碳電極上電沉積一層鉑納米顆粒(PtNPs),PtNPs具有良好的導(dǎo)電性,且沉積的PtNPs可以增加電極的比表面積,從而增加后面硫堇的聚合量。硫堇不僅是良好的電子媒介體,在酸性溶液中硫堇能有效的把N02-吸附到電極表面并在一

4、定電位下將其催化氧化。聚合硫堇后利用靜電吸附原理將帶負(fù)電的納米金(AuNPs)吸附到電極表面,然后通過(guò)帶負(fù)電的.AuNPs吸附血紅蛋白(Hb)制得該傳感器,成功地實(shí)現(xiàn)了同一支電極檢測(cè)兩種不同的物質(zhì)。通過(guò)循環(huán)伏安(CV),掃描電鏡(SEM)對(duì)電極組裝過(guò)程進(jìn)行了表征,在最優(yōu)條件下,傳感器對(duì)N02’的最低檢測(cè)限為20nmol·L-1,線性范圍為70 nmol·L-1～1.2 mmol·L-1,對(duì)H2O2的最低檢測(cè)限為1.4μmol·L-1,線

5、性范圍為4.9μmol·L-1～6.8 mmol·L-1。實(shí)驗(yàn)顯示該傳感器具有良好的分析性能及穩(wěn)定性和選擇性。
　　 2.基于石墨烯/聚環(huán)糊精/碳納米管納米復(fù)合物修飾電極同時(shí)檢測(cè)抗壞血酸,多巴胺及亞硝酸根的研究
　　 該工作首先制備了環(huán)糊精(CD)的預(yù)聚物(pre-CD),再將pre-CD與CD,石墨烯(GS)和碳納米管(CNTg)超聲混合并滴涂于玻碳電極表面制得同時(shí)檢測(cè)AA,DA和NO2-的修飾電極。CD交叉耦合pre

6、-CD形成的混合物具有很好的成膜性,克服了單純CD易溶于水的缺點(diǎn),可以增強(qiáng)電極的穩(wěn)定性。CNTs的加入可以有效的阻止GS的團(tuán)聚,增加GS的利用率;同時(shí)CD的主客體識(shí)別反應(yīng)以及目標(biāo)物與GS-CNTs之間的p-p鍵作用都為三種物質(zhì)的成功的選擇性識(shí)別起到了非常重要的作用。電極采用了CV,SEM及DPV進(jìn)行了表征,在最優(yōu)的條件下,該傳感器對(duì)AA、DA和NO2-的最低檢測(cè)限分別為1.65μmnol·L-1,0.05μmol·L-1及1.65μmo

7、l·L-1;線性范圍分別為5μmol·L-1～0.48mmol·L-1,0.15μmol·L-1～21.65μmol·L-1及5μmol·L-1～6.75 mmol·L-1。
　　 3.基于碳納米管/La(OH)3納米棒復(fù)合物修飾電極同時(shí)檢測(cè)抗壞血酸,多巴胺,尿酸及亞硝酸根的研究
　　 稀土材料具有優(yōu)異的光、電和磁學(xué)等性能,在催化劑、激光器及發(fā)光材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還較少。該工作首先制備了一種新型的納

8、米材料,La(OH)3納米棒(La(OH)3NRs),該材料具有很好的成膜性及導(dǎo)電性,碳納米管在其溶液中有較好的分散性,能有效的提高電極的穩(wěn)定性和響應(yīng)性能。采用了CV,TEM及XRD對(duì)所制得的材料及電極進(jìn)行了表征。在最優(yōu)條件下,修飾電極對(duì)AA、DA、UA及NO2-的最低檢測(cè)限分別為1.67μmol·L-1,1.67 nmol·L-1,1.67 nmol·L-1,及0.18μmol·L-1;線性范圍分別為0.5μmol·L-1～1.46