幾種復(fù)合納米材料的合成及其在葡萄糖生物傳感器中的應(yīng)用研究.pdf

1、葡萄糖含量的測定在很多領(lǐng)域都有著十分重要的意義?，F(xiàn)代的電化學(xué)葡萄糖生物傳感技術(shù)將納米材料與電化學(xué)分析檢測技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，由此產(chǎn)生了一系列性能優(yōu)良的電化學(xué)葡萄糖生物傳感器。本文著重于設(shè)計(jì)和合成新型的納米復(fù)合材料，并結(jié)合電化學(xué)或電致化學(xué)發(fā)光檢測技術(shù)構(gòu)建了幾種新型的電化學(xué)葡萄糖傳感器。本論文由六個(gè)部分組成。
　　 第一章緒論在這一章里對(duì)生物傳感器的基本原理及分類、電化學(xué)生物傳感器、納米材料的定義和特性進(jìn)行了介紹;對(duì)幾種常見的納米

2、材料及其在生物傳感器中的應(yīng)用、電化學(xué)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(yīng)用與發(fā)展、電致化學(xué)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(xué)帶來了新契機(jī)，由各種納米材料構(gòu)筑的直接電子轉(zhuǎn)移的葡萄糖生物傳感器已經(jīng)成為如今研究的熱點(diǎn)。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(shí)的電化學(xué)信號(hào)很不穩(wěn)定，傳感器的性能因此降低。由納米材料構(gòu)建的性能優(yōu)良的葡萄糖生物傳

3、感器不僅應(yīng)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(jìn)行有效的電子傳遞，使得響應(yīng)時(shí)間縮短、靈敏度提高。因此，在本章中，首先基于電活性物質(zhì)普魯士藍(lán)、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(lán)/石墨烯的納米復(fù)合物(CS-PB-GR)，將殼聚糖用于共建殼聚糖/普魯士藍(lán)/石墨烯的納米復(fù)合物不僅增強(qiáng)了該復(fù)合材料的生物相容性，而且有效的解決了聚普魯士藍(lán)納米粒子的滲漏問題，可以有效的提高該復(fù)合納米材料

4、的性能。將該納米復(fù)合材料結(jié)合納米金和半刀豆球蛋白A(ConA)在玻碳電極上構(gòu)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(fù)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(hào)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(yīng)快、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。
　　 第三章隨著對(duì)碳材料性質(zhì)研究的進(jìn)一步深入，富勒烯作為一種生物傳感材料也開始被應(yīng)用于葡萄糖生物傳感器研究領(lǐng)域。C60分子具有一個(gè)大的共軛離域π鍵，親電子能力很強(qiáng)，可作為電子受體。這使得它具有了許多特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，并且呈現(xiàn)出令人期待的應(yīng)用前景。C60易溶于甲苯、苯、烷烴和二硫化碳等非極性有機(jī)溶劑，但它不溶于水，而且導(dǎo)電性能不高，因此使得C60在生物傳感器中的應(yīng)

6、用受到了一定的局限。為了改善C60導(dǎo)電性能不高的這一不足，我們?cè)O(shè)計(jì)、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(dǎo)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(gòu)建的酶生物傳感器對(duì)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(yīng)時(shí)間短、選擇性好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
　　 第四章表面活性劑作為一種含有

7、極性和非極性官能團(tuán)的兩性分子，它能強(qiáng)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(huì)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(jìn)C60的導(dǎo)電性能同時(shí)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(jìn)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(shí)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?qū)崿F(xiàn)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(zhuǎn)移。該傳感器制作簡單、響應(yīng)時(shí)間短、選擇性好、穩(wěn)定性好。
　　 第五章為了擴(kuò)大C60納米粒子在生物傳感器中的進(jìn)一步應(yīng)用，我們?cè)O(shè)計(jì)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(gòu)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(dāng)今研究的熱點(diǎn)領(lǐng)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(gòu)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(xiàn)性比普通的酶生物傳感器要好。
　　 第六章電致化學(xué)發(fā)光是把電化學(xué)和化學(xué)發(fā)光相結(jié)合發(fā)展起來的一門

10、新的檢測技術(shù)，它不僅具有電化學(xué)分析的一些優(yōu)點(diǎn)，而且還具有化學(xué)發(fā)光分析的諸多特點(diǎn)。魯米諾是電致化學(xué)發(fā)光中最常用的發(fā)光試劑，當(dāng)溶液中有過氧化氫存在時(shí)，產(chǎn)生的發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)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(shí)可以產(chǎn)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(xué)發(fā)光葡萄糖生物傳感器。研究表明，納米金可以增強(qiáng)魯米諾-過氧化氫體系的電致化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度。因此，在本章中用葡萄糖氧化酶交聯(lián)戊二醛的方法