基于納米材料構建的無酶型傳感器應用于生物小分子檢測的研究.pdf

1、自1962年Clark首次提出葡萄糖酶生物傳感器以來,酶生物傳感器因其靈敏度高、選擇性好等特點在臨床醫(yī)學、環(huán)境檢測和食品工業(yè)等領域受到了廣泛關注和應用。然而酶在固載過程中由于其內部結構穩(wěn)定性不佳,以及環(huán)境溫度等的影響容易失活,使得酶傳感器的穩(wěn)定性不盡理想。因此構建無酶型的傳感器成為當下的研究熱點。生物小分子在人體內發(fā)揮著非常重要的作用。如多巴胺(DA)是一種重要的神經傳遞介質,DA的含量過低會導致神經紊亂,精神分裂,帕金森等癥狀。和DA

2、廣泛共存在于哺乳動物和人體內的生物小分子還有抗壞血酸(AA),尿酸(UA)及亞硝酸根離子等。這些物質都具有電活性,在裸的電極上氧化需要較高的過電位,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,如何構建修飾電極同時檢測這些共存生物小分子顯得極為迫切。近年來,納米材料由于其獨特的電化學性質、大的比表面積、高的表面自由能、好的生物兼容性等特點在傳感器領域已得到廣泛的應用。本文基于以上考慮,采

3、用納米材料構建了多種對生物小分子具有靈敏選擇性的無酶型傳感器,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過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電的納米金(AuNPs)吸附到電極表面,然后通過帶負電的.AuNPs吸附血紅蛋白(Hb)制得該傳感器,成功地實現(xiàn)了同一支電極檢測兩種不同的物質。通過循環(huán)伏安(CV),掃描電鏡(SEM)對電極組裝過程進行了表征,在最優(yōu)條件下,傳感器對N02’的最低檢測限為20nmol·L-1,線性范圍為70 nmol·L-1～1.2 mmol·L-1,對H2O2的最低檢測限為1.4μmol·L-1,線

5、性范圍為4.9μmol·L-1～6.8 mmol·L-1。實驗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/碳納米管納米復合物修飾電極同時檢測抗壞血酸,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檢測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,可以增強電極的穩(wěn)定性。CNTs的加入可以有效的阻止GS的團聚,增加GS的利用率;同時CD的主客體識別反應以及目標物與GS-CNTs之間的p-p鍵作用都為三種物質的成功的選擇性識別起到了非常重要的作用。電極采用了CV,SEM及DPV進行了表征,在最優(yōu)的條件下,該傳感器對AA、DA和NO2-的最低檢測限分別為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納米棒復合物修飾電極同時檢測抗壞血酸,多巴胺,尿酸及亞硝酸根的研究
　　 稀土材料具有優(yōu)異的光、電和磁學等性能,在催化劑、激光器及發(fā)光材料等領域應用廣泛,但在電化學領域的應用還較少。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)定性和響應性能。采用了CV,TEM及XRD對所制得的材料及電極進行了表征。在最優(yōu)條件下,修飾電極對AA、DA、UA及NO2-的最低檢測限分別為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