三維石墨烯-納米材料復(fù)合生物傳感器制備及應(yīng)用研究.pdf

1、生物傳感伴隨生物醫(yī)藥，在近幾年得到了飛速的發(fā)展，是一個飽含創(chuàng)新機遇的領(lǐng)域。為了適應(yīng)下一代生物醫(yī)學(xué)診療、食品環(huán)境檢測的需要，領(lǐng)域內(nèi)仍有一些挑戰(zhàn)和問題亟待解決。本論文著重在生物傳感領(lǐng)域較為關(guān)鍵的三個方面進行了研究:
　　(1)設(shè)計并制備了利于承載生物體并模擬體內(nèi)環(huán)境的三維生物傳感器。當(dāng)體外生物傳感實驗逐漸開始向模擬體內(nèi)環(huán)境的方向發(fā)展，生物傳感器也需要具有類似體內(nèi)的三維結(jié)構(gòu)，以更好地承載生物活性物質(zhì)、附著細(xì)胞或組織，同步檢測其所在環(huán)境的

2、待測物濃度。傳統(tǒng)的生物傳感器和細(xì)胞支架均無法滿足這一需要。我們通過模板法使用CVD制備具有獨立自支撐的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并采用電化學(xué)方法在其上均勻負(fù)載CuO納米花。所制備的三維石墨烯/CuO納米花復(fù)合生物傳感器對抗壞血酸具有2.06 mA mM-1 cm-2超高靈敏度，3s的相應(yīng)時間，nM級別的探測極限和優(yōu)秀的專一性。其獨特的三維多級聯(lián)通多孔結(jié)構(gòu)有望應(yīng)用于未來植入探測領(lǐng)域。
　　(2)發(fā)現(xiàn)了三維石墨烯@WO3具有類過氧化氫酶的性質(zhì)，并

3、解決了納米材料分離和團聚的問題。雖然某些納米材料具有內(nèi)在催化雙氧水的氧化還原的能力，能替代天然酶應(yīng)用在生物傳感領(lǐng)域，但由于大多數(shù)類酶納米顆粒難于回收，且易于團聚而影響其催化活性，導(dǎo)致實際應(yīng)用受到了限制。為了簡化分離過程，最大限度地保證過氧化物酶類似物活性，這就需要將高活性的納米粒子固定在有序的3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。我們首次發(fā)現(xiàn)了通過水熱法合成的WO3納米線具有類過氧化氫酶性質(zhì)，并成功固定在三維石墨烯表面，從而既解決了分離回收催化劑的問題，又能

4、防止其團聚，保持了催化劑活性。
　　(3)將色比和電化學(xué)兩種傳感方法集成于一個器件，實現(xiàn)了對多種待測物的探測。在實際的檢測和診斷情形中，在更加精細(xì)、定量的檢測之前，往往需要一種快速和廉價的定性試驗。色比生物傳感能將生化反應(yīng)通過顏色變化表現(xiàn)出來，并具有快速響應(yīng)，和肉眼可辨的特點。這些優(yōu)勢使得色比傳感材料在定性自助式測試診斷中大受歡迎。然而，色比傳感材料的靈敏度和線性度和電化學(xué)生物傳感相比仍然沒有競爭力。然而電化學(xué)傳感往往對測試條件要