納米生物電化學(xué)傳感在環(huán)境醫(yī)學(xué)檢測中的應(yīng)用研究.pdf

1、改革開放以來，我國的國民經(jīng)濟(jì)不斷增長，人民的生活水平逐步提高。然而，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時也給人們的健康帶來了新的風(fēng)險。近年來，我國各類食品安全事件頻發(fā)、環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。因此，作為研究環(huán)境與健康關(guān)系的學(xué)科，環(huán)境醫(yī)學(xué)受到了越來越多的關(guān)注。其中，環(huán)境中健康相關(guān)因素的定量檢測在環(huán)境醫(yī)學(xué)中扮演著重要角色。
　　電化學(xué)傳感器具有靈敏度高、操作簡便、成本低、易于微型化、可進(jìn)行在線分析等特點(diǎn)，目前已被廣泛用于食品藥品分析、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學(xué)臨床診斷等

2、領(lǐng)域。近年來，納米技術(shù)的發(fā)展，特別是功能化納米材料和納米復(fù)合材料的出現(xiàn)為電化學(xué)傳感器的發(fā)展注入了新的活力。本論文綜合運(yùn)用納米技術(shù)、生物電化學(xué)傳感技術(shù)及各類表征技術(shù)等多領(lǐng)域的知識，用簡便的方法構(gòu)建了高效實(shí)用的電化學(xué)傳感器，為深入研究環(huán)境與健康之間的關(guān)系提供技術(shù)支持。論文的主要工作有：
　　（1）利用氨基化碳納米管（Amino Functionalized Carbon Nanotubes，CNT–NH2）對乙酰膽堿酯酶（Acetyl

3、cholinesterase，AChE）的靜電吸附作用，構(gòu)建了簡便靈敏的有機(jī)磷農(nóng)藥生物電化學(xué)傳感器：AChE/CNT–NH2/GCE。與其它碳納米管（pristine CNTs、CNT–OH和CNT–COOH）相比，表面帶正電荷的CNT–NH2可以吸附更多的 AChE。根據(jù) Lineweaver–Burk公式計(jì)算出 AChE/CNT–NH2/GCE中AChE的Km值為67.4μM，表明酶在CNT–NH2/GCE表面有效保持了其生物催化活

4、性及對底物的親和性。在最適實(shí)驗(yàn)條件下，該傳感器具有較高的靈敏度，檢測對氧磷的線性范圍為0.2 nM–1 nM和1 nM–30 nM，檢出限為0.08 nM。該方法還可用于蔬菜中農(nóng)藥殘留量的檢測。
　?。?）通過一步原位電化學(xué)沉積法，在電極表面合成了MnO2納米薄膜，并將其用于膽堿生物傳感器的構(gòu)建。采用場發(fā)射掃描電鏡和透射電鏡對MnO2納米薄膜進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示，該薄膜由粒徑均勻的納米顆粒組成，納米顆粒表面呈疏松海綿狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)

5、可以有效促進(jìn)電子和質(zhì)子的傳遞，且可以有效增加電極的比表面積。此外，通過對比修飾 MnO2前后電極表面水的接觸角發(fā)現(xiàn)該材料具有良好的親水性。該特性有利于保護(hù)酶的活性，并為酶和底物的反應(yīng)提供良好的微環(huán)境。在最適實(shí)驗(yàn)條件下，該傳感器檢測膽堿的線性范圍為8.0μM–1.0 mM，檢出限為5μM。該方法還成功用于牛奶、奶粉和飼料中膽堿的測定。
　?。?）利用氮摻雜石墨烯（Nitrogen Doped Reduced Graphene，N–r

6、G）與殼聚糖（Chitosan，CS）的靜電作用，通過層層吸附法構(gòu)建了六氯苯電化學(xué)傳感器。通過差分脈沖伏安法研究了六氯苯在傳感器表面的電化學(xué)響應(yīng)。結(jié)果顯示，N–rG可以明顯提高六氯苯的電化學(xué)響應(yīng)信號。摻雜氮原子可以在石墨烯表面誘導(dǎo)形成高的局域電荷/自旋密度，使石墨烯表面產(chǎn)生活化區(qū)域。因此，N–rG對六氯苯的催化活性明顯增加。此外，石墨烯本身還可以通過其與苯環(huán)的π–π作用起到對六氯苯的富集作用，從而提高傳感器的檢測靈敏度。在最適實(shí)驗(yàn)條件下

7、，該傳感器檢測六氯苯的線性范圍為3μg/L–10 mg/L，檢出限為1.72μg/L。該方法還可用于水樣中六氯苯的測定。
　?。?）通過循環(huán)伏安法在還原石墨烯片層（Reduced Graphene Sheets，rGSs）修飾的玻碳電極表面電化學(xué)沉積得到Pt–Au納米合金，構(gòu)建了H2O2電化學(xué)傳感器。Au的引入增加了納米Pt的電化學(xué)催化性能和傳感性能。修飾在電極表面的rGSs可以為Pt–Au納米顆粒的電化學(xué)沉積提供更多的錨定位點(diǎn)，