N-(4-氨基丁基)-N-乙基異魯米諾與辣根過(guò)氧化物酶雙功能化氧化石墨烯的合成及其性質(zhì)、應(yīng)用研究.pdf

1、本文首先綜述了化學(xué)發(fā)光、化學(xué)發(fā)光催化劑、化學(xué)發(fā)光功能化納米材料，尤其發(fā)光功能化石墨烯材料的研究現(xiàn)狀及其在生物分析中應(yīng)用的最新進(jìn)展。近年來(lái)，氧化石墨烯特殊的二維結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)性能及易自組裝的特性使其成為合成發(fā)光功能化新型復(fù)合材料的理想選擇。目前，以魯米諾、N-(4-氨基丁基)-N-乙基異魯米諾(ABEI)和聯(lián)吡啶釕等發(fā)光試劑功能化的石墨烯復(fù)合材料已經(jīng)被成功合成，并且利用這些發(fā)光功能化材料作為信號(hào)探針或傳感界面發(fā)展的

2、新型分析方法已在多個(gè)分析領(lǐng)域展示了重要的應(yīng)用前景。然而，目前已有的發(fā)光功能化石墨烯復(fù)合材料不僅合成工藝復(fù)雜、純化步驟繁瑣、費(fèi)時(shí)，而且發(fā)光效率有限，發(fā)光條件苛刻（強(qiáng)堿），這對(duì)于要實(shí)現(xiàn)生命體系中超低含量目標(biāo)物的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)仍是一大挑戰(zhàn)。為了得到發(fā)光效率更高、物理化學(xué)特性更好和更易于制備的發(fā)光功能化氧化石墨烯復(fù)合材料，本論文以ABEI作為模型分子，探索了化學(xué)發(fā)光試劑與辣根過(guò)氧化物酶(HRP)雙功能化氧化石墨烯納米材料的制各方法，成功合成了一

3、種ABEI與HRP雙功能化的新型氧化石墨烯復(fù)合材料(ABEI-GO@HRP)，對(duì)其表面組成進(jìn)行了表征，探索了該復(fù)合材料的組裝機(jī)理，研究了其發(fā)光特性和發(fā)光機(jī)理?；谏鲜霭l(fā)光功能化氧化石墨烯復(fù)合材料，構(gòu)建了一個(gè)免試劑的過(guò)氧化氫傳感器，實(shí)現(xiàn)了中性和堿性條件下過(guò)氧化氫的超靈敏檢測(cè)。
　　本文首先發(fā)展了一種制備ABEI-GO@HRP的綠色方法，利用GO、ABEl和HRP三者之間的非共價(jià)鍵作用，成功合成了一種具有酶特異性的新型發(fā)光功能化氧化石

4、墨烯復(fù)合材料。借助X射線光電子能譜、紅外光譜、圓二色光譜和透射電鏡等儀器分析手段對(duì)ABEI-GO@HRP的表面組成進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，發(fā)光試劑ABEl分子和HRP分子共同存在于GO的表面，且均具有良好的活性。利用原子力顯微鏡、紫外可見(jiàn)光譜和熒光滴定分析手段研究了ABEI-GO@HRP的表面厚度和ABEl與HRP之間的相互作用，探討了ABEl分子和HRP分子在GO表面的組裝機(jī)理，發(fā)現(xiàn)ABEI-GO@HRP具有HRP/ABEI/GO/AB

5、EI/HRP的“三明治”結(jié)構(gòu)。其次，在超微弱化學(xué)發(fā)光儀上，通過(guò)靜態(tài)注射過(guò)氧化氫的的方法研究了ABEI-GO@HRP的化學(xué)發(fā)光性質(zhì)和發(fā)光機(jī)理，發(fā)現(xiàn)該材料基于酶的催化活性及氧化石墨烯的協(xié)同催化效應(yīng)，在pH7.0-13.0區(qū)間內(nèi)展現(xiàn)了優(yōu)異的化學(xué)發(fā)光特性，發(fā)光強(qiáng)度在堿性條件下比ABEl單功能化的石墨烯復(fù)合物至少高出2個(gè)數(shù)量級(jí)，中性條件下至少提高3個(gè)數(shù)量級(jí)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，如此強(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度主要是由HRP和GO能刺激化學(xué)發(fā)光反應(yīng)中O2·-、-CO4·2

6、-、HO·和π-C=C·等含氧自由基的生成以及GO作為反應(yīng)界面能促進(jìn)該氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移共同導(dǎo)致的。該納米材料在生理pH范圍仍然展示了優(yōu)越的發(fā)光活性，在生物成像、細(xì)胞中活性氧的檢測(cè)和癌癥的診斷中具有巨大的應(yīng)用潛力。最后，基于該材料具有卓越的化學(xué)發(fā)光特性和酶催化活性，利用該材料作為傳感平臺(tái)，我們發(fā)展了一個(gè)新型免試劑的過(guò)氧化氫傳感器，并成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)中性和堿性條件下過(guò)氧化氫的高選擇和超靈敏檢測(cè)，為中性條件和堿性條件下過(guò)氧化氫的測(cè)定提供了一個(gè)