基于聚硫堇與納米復(fù)合材料的電化學(xué)生物傳感器的研究.pdf

1、近年來，構(gòu)建無電子媒介物的直接電化學(xué)酶傳感器－第三代酶傳感器和高靈敏電化學(xué)免疫傳感器引起了人們的濃厚興趣。直接電化學(xué)酶傳感器的構(gòu)建方法一般是將酶采取化學(xué)修飾或連接到預(yù)先用電子媒介聚合物修飾的電極上。然而，常見的電子媒介體存在電子傳導(dǎo)效率低、易于溶解泄露等問題。隨著納米材料及其制各技術(shù)的快速發(fā)展，許多性能優(yōu)良的納米材料被廣泛用于電化學(xué)傳感器領(lǐng)域的研究。金納米顆粒(GNP)作為一種優(yōu)良的納米材料，能為酶與電極之間提供一種電子通道和適宜的微反

2、應(yīng)環(huán)境；碳納米管(CNT)作為另一類高品質(zhì)的納米材料，具有獨特結(jié)構(gòu)和奇異電化學(xué)催化特性；為發(fā)展新型直接電化學(xué)酶傳感器提供了可能性。此外，將抗原／抗體之間結(jié)合所產(chǎn)生的電化學(xué)信號進(jìn)行放大在制備高靈敏電化學(xué)免疫傳感器方面具有相當(dāng)重要的意義。本論文首先通過在電極表面電聚合硫堇，以此作為功能膜基質(zhì)組裝納米金顆粒與羧基化碳納米管復(fù)合材料，借助聚硫堇(PTH)膜的高電子傳遞性能以及兩種納米材料的協(xié)同效應(yīng)，發(fā)展了一種新的直接電化學(xué)傳感平臺的構(gòu)建方法，并

3、分別用于制備電流型酶傳感器和酶免疫傳感器(第2、3章)；然后，利用納米多孔金界面的高效固定化性能，并結(jié)合生物素-親和素系統(tǒng)(BAS)和酶催化底物沉淀兩種信號放大手段，發(fā)展了一種高靈敏的阻抗型免疫傳感器。具體內(nèi)容如下： (1)采用電聚合手段在玻碳電極(GCE)表面制備PTH基質(zhì)膜，以碳二亞胺(EDC)和N一羥基硫代琥珀酰亞胺(NHS)活化CNT_k經(jīng)酸處理后獲得的羧基，然后將其與GNP按一定比例混合，滴加于PTH修飾的電極表面，借

4、硫堇膜上富含的氨基基團(tuán)實現(xiàn)對二元納米復(fù)合材料的化學(xué)組裝，發(fā)展一種穩(wěn)健的PTH-CNT-GNP傳感界面，用于固定辣根過氧化物酶(HRP)。結(jié)果表明，這種復(fù)合納米材料不僅增加了酶的固定化效率，而且加快了酶促反應(yīng)的電子傳遞速度。此外，對采用PTH-CNT-GNP界面的傳感器的電子傳導(dǎo)能力進(jìn)行了電化學(xué)表征，并分別同單獨應(yīng)用CNT或GNP或戊二醛交聯(lián)法的常規(guī)傳感界面進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，通過采用納米復(fù)合材料構(gòu)建而成的酶傳感器的分析靈敏度可提高3.

5、5～14.0倍，同時該酶傳感器還表現(xiàn)出良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，檢測H202的線性范圍達(dá)5.0×10-6～7.0×10-3mol/L。 (2)以上述傳感界面固定免疫活性物質(zhì)，發(fā)展了一種無電子媒介的酶免疫傳感器。比較了電極分別采用CNT／GNP復(fù)合納米材料和CNT(不引入GNP)界面的免疫傳感性能，發(fā)現(xiàn)采用本界面的傳感器較優(yōu)。以人IgG免疫體系為例，采用此界面固定人IgG抗體于電極上，并以夾心方式識別人IgG抗原，并通過直接響應(yīng)酶標(biāo)二

6、抗上酶催化H202的還原電流信號，實現(xiàn)了對樣品中人IgG抗原濃度的靈敏測定。此外，采用甘氨酸-HCl緩沖液洗滌使用后的傳感器，可有效解離電極表面的免疫復(fù)合物，從而實現(xiàn)傳感器的重復(fù)使用。 (3)發(fā)展了一種基于BAS和酶催化底物沉淀兩種信號放大技術(shù)的高靈敏的阻抗型免疫傳感器。首先通過電化學(xué)沉積技術(shù)在GCE表面得到的納米多孔金膜，然后利用該界面對免疫活性物質(zhì)的高效固定化性能，將羊抗人IgG抗體直接吸附固定于GCE表面，通過免疫夾心反應(yīng)