納米粒子復(fù)合物的制備、表征及其在生物傳感器和溫敏界面中的應(yīng)用.pdf

1、本論文分為四個部分,第一部分我們通過恒電流沉積得到均勻分散的多壁碳納米管/二氧化硅(MWCNTs/SiO2)復(fù)合材料,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了甲胎蛋白(AFP)電化學(xué)免疫傳感器。第二部分通過恒電流沉積得到均勻、分散的SiO2納米粒子薄膜,通過在粒子表面嫁接聚丙基丙烯酰胺實(shí)現(xiàn)了超親水/疏水的溫控過程。第三部分利用金納米粒子(Au NPs)與DNA構(gòu)成的納米復(fù)合物構(gòu)建了一系列的DNA邏輯門,并實(shí)現(xiàn)了邏輯門的重置過程。第四部分利用特定堿基序列的DN

2、A與砷離子的相互作用,構(gòu)建了一種以Au NPs為指示劑的新型As(V)色度傳感體系。
　　 1.通過恒電流沉積技術(shù),我們制備了MWCNTs/SiO2復(fù)合材料,在這個過程中,MWCNTs和氟硅酸銨構(gòu)成了sol-gel前驅(qū)液,在電極負(fù)極產(chǎn)生的OH-離子使其溶液中的氟硅酸根進(jìn)行水解反應(yīng),同時電解產(chǎn)生的氫氣泡作為制備多孔SiO2薄膜的動力模板,它也對生成均勻、分散的SiO2納米粒子陣列起到了輔助作用。我們用掃描電鏡對其表面形態(tài)進(jìn)行了表征

3、。這種形成的MWCNTs/SiO2陣列為構(gòu)建生物傳感器提供了較大的比表面積和保持生物活性較好的微環(huán)境。摻雜的MWCNTs改善了電子的導(dǎo)電性以及增強(qiáng)了電活性表面積。三維多孔的MWCNTs/SiO2復(fù)合材料修飾的電極為固定AFP提供了一個理想的生物平臺。以鐵氰化鉀為探針,我們成功地實(shí)現(xiàn)了AFP的高靈敏檢測,線性范圍達(dá)到0.1-30 ng mL-1,檢測限為0.018 ng mL-1。結(jié)果表明這種可控的生物相容性較好的三維多孔SiO2納米粒子

4、陣列在生物傳感器中具有潛在的應(yīng)用前景。
　　 2.本文基于SiO2納米粒子和N-異丙基丙烯酰胺單體提出了一種制備超親水聚合物的簡單方法。利用含有甲氧硅基功能團(tuán)的三甲氧基硅烷丙基丙烯酸甲酯(TMSPMA)功能單體與N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)通過自由基共聚合反應(yīng)生成熱敏的共聚物聚-(N-異丙基丙烯酰胺-co-三甲氧基硅烷丙基丙烯酸甲酯)[P(NIPAm-co-TMSPMA)]。此聚合物通過水解-縮合作用共價結(jié)合到SiO2納米粒

5、子的表面。我們通過紅外光譜證明該聚合物已成功修飾到SiO2納米粒子表面。通過電沉積得到的SiO2納米粒子陣列的粒徑大約在100 nm,通過調(diào)節(jié)環(huán)境溫度,發(fā)現(xiàn)這種[P(NIPAm-co-TMSPMA)]聚合物包覆的SiO2粒子薄膜具有較好的熱敏可逆性能,且制各的[P(NIPAm-co-TMSPMA)]聚合物包覆的SiO2粒子薄膜在常溫條件還能保持超強(qiáng)的親水性,造成這種現(xiàn)象的原因可能是由于三維多孔SiO2薄膜的粗糙表面引起的表面張力減小所致

6、。在15-45℃溫度范圍內(nèi),進(jìn)一步通過接觸角實(shí)驗(yàn)和紫外光譜對其進(jìn)行了研究。
　　 3.由于基于熒光或比色信號輸出構(gòu)建的DNA邏輯門具有操作方便、簡單和光信號輸出快速而被廣泛應(yīng)用。在本論文中,我們基于金屬離子對含有特定堿基的單鏈DNA有協(xié)調(diào)堿基配對作用、H+對富胞嘧啶DNA的構(gòu)型轉(zhuǎn)換的影響和富T/C低聚核苷酸修飾的Au NPs選擇性的分析Hg2+和Ag+構(gòu)建了一系列以比色輸出為基礎(chǔ)的DNA邏輯門(YES、AND和INHIBIT)。

7、在Hg2+和Ag+共同存在和弱堿性(pH～8)的條件下,通過特定金屬離子介導(dǎo)的堿基配對機(jī)理可以引起Au NPs聚集?；贖g2+和EDTA或Ag+和NH4OH可以生成穩(wěn)定的絡(luò)合物,即通過加入一定量的EDTA或NH4OH,我們實(shí)現(xiàn)了AND和INHIBIT邏輯門的重置,通過肉眼就可以明顯的觀察到Au NPs顏色的變化。結(jié)果表明這些重置邏輯門有待應(yīng)用于可逆納米結(jié)構(gòu)或裝置中。
　　 4.在地下水中,砷及其化合物都是劇毒性的物質(zhì),所以定量

8、檢測水體中的砷離子含量是極其重要的。在本論文中,我們提出一種新穎的基于納米探針檢測水體中低濃度的砷離子。納米探針是由單鏈DNA和Au NPs組成?；谔囟ǖ膯捂淒NA和其在亞砷酸根離子(AsO33-)條件下產(chǎn)生卷曲的DNA對AuNPs的吸附能力不同的原則,我們以此過程中AuNPs團(tuán)聚的程度不同而呈現(xiàn)出不同的紫外吸收而定量檢測水體中的AsO33-。以AuNPs和單鏈DNA為探針用此方法成功的完成了AsO33-的高靈敏檢測,線性范圍達(dá)到5-