基于納米材料的電化學(xué)生物傳感器的研究.pdf

1、近年來，生物傳感器的研究和應(yīng)用發(fā)展迅猛，它利用生物活性物質(zhì)的親和性，如酶-底物、酶-輔基、抗原-抗體、激素-受體等的分子識別功能，可以有選擇地檢測待測物。由于生物活性物質(zhì)具有專一識別功能，使得生物傳感器具有較高的選擇性，能直接應(yīng)用于復(fù)雜樣品的檢測。生物傳感器以靈敏度高、選擇性好、分離和檢測過程合為一體、不需要樣品預(yù)處理等特點而受到廣泛重視，目前發(fā)展很快，已應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)檢測、工業(yè)過程控制、環(huán)境檢測、化學(xué)物質(zhì)安全性評價以及食品、制藥等許多

2、領(lǐng)域。 本研究論文主要是通過發(fā)展新型的生物納米材料及其固定方法，以達(dá)到改進(jìn)固定生物組分活性、提高傳感器靈敏度等目的，以此為出發(fā)點用乙二醇(第2章)做溶劑利用水熱法合成了磁性納米顆粒；用乙醇做溶劑，利用水熱法合成了花狀(第3、4章)和棒狀(第5章)的納米ZnO，這種方法均具有實驗操作簡單、環(huán)境污染少、成本低、產(chǎn)率高等優(yōu)點；這兩種方法所得到的材料均成功應(yīng)用于生物傳感器的構(gòu)建(禽流感病毒、過氧化氫和葡萄糖生物傳感器)。另外，在第3章的

3、基礎(chǔ)上選擇了N-乙酰苯胺(第5章)將它電聚合到玻碳電極表面來增強酶與電極之間的電子轉(zhuǎn)移速率。具體內(nèi)容如下： 1.第2章中，利用水熱法制備了磁性納米顆粒，并在其外包被了葡聚糖，構(gòu)建了檢測禽流感病毒的生物傳感器：將固定在磁性納米顆粒表面的探針Probe a，標(biāo)記生物素的探針Probe b及待測核酸樣品一起加入雜交緩沖液中進(jìn)行核酸雜交。然后利用鏈霉素生物素的特異作用，金納米顆粒通過其上標(biāo)記的鏈霉素與探針Probe b上標(biāo)記的生物素結(jié)合

4、從而連接在磁性納米顆粒表面，經(jīng)過銀染處理，銀顆粒在金顆粒表面沉積，最后將其轉(zhuǎn)移到叉指電極上進(jìn)行電化學(xué)檢測，由于銀顆粒改變了電極間的電阻，就可以通過電極間電流的變化來實現(xiàn)目標(biāo)DNA的檢測。 2.第3章中，利用水熱方法合成納米花狀結(jié)構(gòu)．ZnO，分散在殼聚糖(CHIT)中構(gòu)成．ZnO-CHIT。復(fù)合膜來固定辣根過氧化物酶(HRP)，構(gòu)建了安培型過氧化氫(H202)生物傳感器。優(yōu)化了對該生物傳感器性能產(chǎn)生影響的實驗條件。實驗結(jié)果表明：在

5、相同H202濃度下，加入納米顆粒的電極的電流響應(yīng)值比未加顆粒的高約40倍。ZnO-CttIT修飾電極對H2O2具有明顯的增敏效應(yīng)，線性范圍為1.0×10-6-5.0×10-3 M，相關(guān)系數(shù)為0.9977；檢測下限為1.0×10-7M(S/N=3)。 3.在前面的研究中，我們發(fā)現(xiàn)納米氧化鋅是固定辣根過氧化酶的理想材料。在第4章中，將葡萄糖氧化酶(GOx)固定在Ptnano-ZnO/CHIT復(fù)合膜中制作了葡萄糖生物傳感器。在磷酸緩沖

6、溶液(pH 7.4)中，高等電點的納米ZnO與低等電點的葡萄糖氧化酶之間的強靜電作用，葡萄糖氧化酶被吸附在納米ZnO粒子的表面，實現(xiàn)了酶在電極表面的有效固定。鉑納米顆粒和無機納米材料ZnO的協(xié)同作用為傳感器帶來了新的性質(zhì)。循環(huán)伏安圖顯示Ptnano-ZnO/CHIT/GOx電極表面的氧化還原過程為混合控制過程。用該電極檢測葡萄糖有很高的靈敏度，同時能很好的保持葡萄糖氧化酶的生物活性。 4.在第5章中，發(fā)展了基于電聚合聚苯胺/Zn