碳納米材料及金屬納米材料的制備及其在魯米諾電致化學發(fā)光免疫傳感器構建中的應用研究.pdf

1、近年來，納米材料被廣泛的應用到傳感器的研究中，這主要是由于其具有許多優(yōu)異的特點，如:大的比表面體、良好的穩(wěn)定性、小尺寸效應、好的生物相容性、強的吸附能力及電催化活性等。尤其是碳納米管、石墨烯、納米金屬、納米金屬氧化物和量子點在生物檢測方面的應用，更是引起了人們的注意。
　　電致化學發(fā)光(ECL)免疫傳感器就是將電致化學發(fā)光與免疫傳感器相結合而發(fā)展起來的具有選擇性高、靈敏度好、檢測快速等優(yōu)點的生物傳感器。本論文正是基于這些納米材料的

2、這些優(yōu)點，采用碳納米管/石墨烯納米復合物、金鉑合金納米顆粒、納米銀/石墨烯復合材料、卟啉鐵/石墨烯納米材料、聚乙二胺/氧化鋅納米棒復合納米材料等納米材料，構建了一系列性能優(yōu)良的夾心免疫傳感器。并應用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、電化學分析技術等對納米復合材料、電極的制備過程、優(yōu)化過程和性能等進行了表征。
　　本論文主要從以下幾個方面開展研究工作:
　　1.基于石墨烯-碳納米管、金鉑合金納米復合物和葡萄糖氧化酶構建超

3、靈敏的魯米諾陰極電致化學發(fā)光免疫傳感器的研究本研究工作中，首先將石墨烯、碳納米管分散在殼聚糖溶液中合成了殼聚糖-石墨烯-碳納米管(Chi-GR-CNTs)納米復合材料。由于石墨烯和碳納米管具有較好的導電性，因此用其來作為修飾電極的基底材料。然后在Chi-GR-CNTs修飾的電極上電沉積上一層金鉑合金納米顆粒(DpAu-Pt)。由于金鉑合金納米顆粒不僅具有優(yōu)異的導電性，而且生物相容性也好，因此不僅可以促進電子的傳遞也能用來固載抗體。緊接著

4、，使用葡萄糖氧化酶(GOD)來封閉電極表面的非特異性吸附位點。當底液中存在葡萄糖時，GOD直接催化葡萄糖的氧化來原位產生過氧化氫(H2O2)，H2O2又接著促進魯米諾的氧化使其具有一個放大的陰極發(fā)光信號。該傳感器對檢測CEA的線性范圍為0.1pg/mL-40 ng/mL，檢出限為0.03pg/mL(S/N=3)。用Chi-GR-CNTs和DpAu-Pt構建的魯米諾發(fā)光的免疫傳感器具有優(yōu)異的靈敏度，好的選擇性和穩(wěn)定性而且制備方法簡單。

5、r>　　2.基于卟啉鐵和銀納米顆粒協同催化增強型的魯米諾電致化學發(fā)光免疫傳感器的研究采用肼還原法并通過π-π之間的相互作用合成卟啉鐵-石墨烯(hemin-rGO)納米復合物，由于hemin中的FeⅢ/FeⅡ可逆氧化還原作用使其具有較好的電催化性能，能催化一些像過氧化物酶等的氧化反應。利用硼氫化鈉法還原硝酸銀和氧化石墨烯合成納米銀-還原石墨烯(Ag-rGO)納米復合材料，利用石墨烯大的比表面積固載大量的納米銀，利用納米銀強的吸附性和好的生

6、物相容性用以固載二抗和葡萄糖氧化酶(GOD)。在眾多的金屬納米顆粒中，AgNPs表現出優(yōu)異的催化和電催化性能使得電致化學信號明顯增強。利用hemin和AgNPs對H2O2的協同催化效應又極大地提高了催化電致化學發(fā)光信號。實驗表明，該免疫傳感器的靈敏度也因此得到了提高。用該傳感器對癌胚蛋白(CEA)進行檢測，其線性范圍為檢測范圍為0.1pg/mL-160ng/mL，檢出限為0.03pg/mL。此外，該免疫傳感器具有良好的選擇性、重現性和穩(wěn)

7、定性。
　　3.基于聚乙二胺功能化的氧化鋅納米棒固載魯米諾構建的高靈敏電致化學發(fā)光免疫傳感器的研究在高壓釜中，利用Zn(Ac)2·2H2O與NaOH在甲醇中的反應合成氧化鋅納米棒(ZNs)。該方法制備得到的ZNs具有大的比表面積。在用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)在ZNs表面進行氨基化后，通過EDN和NHS的作用與聚乙二胺(PAMAM)反應制得PAMAM功能化的ZNs(ZNs-PAMAM)。PAMAM具有樹枝狀的三維結構且?guī)?/p>