石墨烯及其復(fù)合物在電化學(xué)生物傳感中的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯展示出的獨(dú)特電子傳遞性能，良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)良性質(zhì)為其在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊空間，因此受到科技界很大關(guān)注。在本論文中我們利用化學(xué)還原氧化石墨烯的方法合成石墨烯(RGO)，并制備了基于石墨烯的復(fù)合結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料，如石墨烯和膠體金的自組裝復(fù)合物；石墨烯、金納米顆粒(Au NPs)和聚甲苯胺藍(lán)膜(PTBO)的層層組裝結(jié)構(gòu)等。通過透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外吸收光譜、拉曼散射光譜等手

2、段對這些材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行表征。將所制備的石墨烯復(fù)合材料用于電極修飾，能夠明顯提高對分析物的響應(yīng)靈敏度和檢測選擇性等。進(jìn)一步地，我們構(gòu)建了基于這些石墨烯復(fù)合材料修飾電極的電化學(xué)傳感器和酶生物傳感器，并對石墨烯在其中所起的促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移或提高檢測靈敏度等作用做了詳細(xì)分析。本文主要研究了下面三部分內(nèi)容：
　　(1)制備了在殼聚糖溶液中分散的石墨烯和膠體金納米顆粒自組裝復(fù)合材料(Au-RGO/Chit)。該復(fù)合材料修飾電極對生物體內(nèi)一種

3、重要輔酶NADH的電氧化有很好的催化作用。在復(fù)合物中，石墨烯與納米金對NADH的電氧化催化表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)，使得NADH的氧化過電位比在裸電極上降低約220 mV，陽極氧化電流密度增加約2.6倍，并有效抑制了反應(yīng)中間物和產(chǎn)物對電極表面的吸附和鈍化?；诖诵揎楇姌O的電流傳感器具有靈敏度高，線性范圍寬，響應(yīng)迅速等優(yōu)勢。
　　(2)腫瘤細(xì)胞內(nèi)一般具有較高的氧化應(yīng)激水平。在這節(jié)中我們通過檢測細(xì)胞向外釋放的過氧化氫含量來評估細(xì)胞內(nèi)由其引起的氧

4、化應(yīng)激水平。采用電沉積的方法在石墨烯表面上層層組裝了Au NPs和PTBO膜修飾電極，構(gòu)建了基于此層層組裝結(jié)構(gòu)修飾電極的過氧化氫傳感器。該傳感器具有檢測限低、線性響應(yīng)寬、穩(wěn)定性高和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。我們將其用于檢測不同細(xì)胞在受到抗壞血酸(AA)刺激時所釋放過氧化氫含量的研究中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示人白血病K562細(xì)胞具有最高的釋放量，而兩種正常組織細(xì)胞的釋放量相差小于5％。此外我們討論了如何根據(jù)所測得的外排過氧化氫的量來評估細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激水

5、平，并考察了實(shí)驗(yàn)前后細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的變化情況。
　　(3)采用電聚合的方法在石墨烯修飾電極上一步電聚合完成GOx的固定和PTBO膜的修飾，構(gòu)建了基于RGO-PTBO-GOx的新型葡萄糖酶生物傳感器，并對電沉積修飾PTBO的量進(jìn)行了計(jì)算。在RGO-PTBO-GOD修飾電極上觀察到了GOD的直接電化學(xué)現(xiàn)象，同時PTBO膜對電還原氧也具有催化作用，這為定量檢測葡萄糖濃度提供了兩種選擇。我們提出了通過在多個電位點(diǎn)對葡萄糖進(jìn)行濃度電流校準(zhǔn)，或基