基于貴金屬納米與納米合金材料的生理活性物質(zhì)的電化學(xué)分析.pdf

1、納米技術(shù)和生物技術(shù)是21世紀(jì)的兩大領(lǐng)先技術(shù)，在這兩者之間存在著許多技術(shù)交叉。其中，納米生物傳感技術(shù)是非常具有前景的研究領(lǐng)域。自從1967年第一支葡萄糖傳感器誕生以來，生物傳感技術(shù)已成為一前沿技術(shù)，它是一個由化學(xué)、生物、材料、醫(yī)學(xué)、物理、電子技術(shù)等多種學(xué)科相互結(jié)合形成的新的研究領(lǐng)域。生物傳感器具有選擇性高、分析速度快、操作簡易和儀器價格低廉等優(yōu)點，并可進(jìn)行在線甚至活體分析，在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域得到了高度重視和廣泛應(yīng)用。

2、
　　 納米生物傳感技術(shù)正處于起步階段，還有許多的問題需要研究，尤其是在生物等復(fù)雜體系中應(yīng)用時仍存在許多關(guān)鍵科學(xué)問題，例如選擇性、穩(wěn)定性等。本論文的工作主要集中在運用新型的貴金屬納米和納米合金對生理活性物質(zhì)，如活性氧、神經(jīng)遞質(zhì)等的電化學(xué)分析中的選擇性及穩(wěn)定性進(jìn)行研究。本論文努力實現(xiàn)納米材料技術(shù)與生物傳感技術(shù)的結(jié)合，通過制備不同形貌的貴金屬納米和納米合金材料，提高電化學(xué)分析生理活性物質(zhì)中的選擇性、穩(wěn)定性和靈敏度。具體的內(nèi)容如下：<

3、br>　　 (1)利用電沉積方法制備了三種不同形貌和晶體結(jié)構(gòu)的納米金。通過控制電沉積電位、沉積時間和溶液濃度制出錐狀、棒狀和球狀的納米金。X射線衍射和電化學(xué)分析表明與棒狀和球狀納米金相比，錐狀納米金的(111)晶面比例更大。由于等離子共振效應(yīng)，錐狀納米金在可見光區(qū)有更加明顯的吸收。同時，分別研究了三種納米金對氧氣的催化還原，發(fā)現(xiàn)錐狀納米金由于其(111)晶面所占比例更大，所以其催化能力也最弱。
　　 與此同時，錐狀、棒狀和球狀

4、納米金在同時檢測抗壞血酸(AA)和尿酸(UA)的實驗中也具有良好的催化性能和防止氧化產(chǎn)物對電極的污染能力。在錐狀、棒狀和球狀納米金表面上，AA和UA的氧化峰分離電位分別為216 mV、158 mV和195 mV。三種納米金對于檢測AA和UA具有良好的靈敏度、穩(wěn)定性、選擇性和低的檢測限。在此基礎(chǔ)上成功地檢測了果汁和尿樣中的AA和UA的濃度。
　　 (2)在錐狀、棒狀和球狀納米金表面，系統(tǒng)地研究了具有不同等電點的蛋白質(zhì)，如細(xì)胞色素c

5、(Cytochrome c，cyt.c)和超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)的電化學(xué)行為和電催化活性。首先，在錐狀和棒狀納米金表面，實現(xiàn)了cyt.c直接電子傳遞，而在球狀納米金表面則沒有實現(xiàn)。繼而詳細(xì)研究了cyt.c在納米金表面的電極反應(yīng)可逆性、動力學(xué)參數(shù)、表觀電位和電荷傳遞阻抗。實驗結(jié)果表明：cyt.c牢固地修飾在納米金表面，而且保持了cyt.c的生物活性，雖然光譜研究表明血紅素基團的微環(huán)境發(fā)生了不同的

6、變化。通過納米形貌調(diào)控蛋白質(zhì)的電化學(xué)電位，從而構(gòu)建了H2O2的第三代生物傳感器，選擇性高，響應(yīng)迅速，線性范圍寬，靈敏度高。
　　 SOD在不同納米金表面也表現(xiàn)出了不同于cyt.c的電化學(xué)行為。系統(tǒng)地研究了形貌與SOD的電化學(xué)行為之間的關(guān)系。實驗結(jié)果表明：SOD牢固的修飾在納米金表面，并保持了良好的生物活性。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了既可在氧化電位又可在還原電位下進(jìn)行檢測O2-的生物傳感器。這種生物傳感器表現(xiàn)出了良好的性能，例如寬的線性范

7、圍、低的檢測限、快速的電流響應(yīng)和良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
　　 這一部分研究通過控制納米金的形貌來調(diào)控生物大分子的氧化還原電位，從而提高了生物傳感器的選擇性。為蛋白質(zhì)直接電子傳遞研究提供了新方法，為構(gòu)筑選擇性高的生物傳感器開辟了一條新途徑。
　　 (3)運用相轉(zhuǎn)移方法制備了形貌可控的FeNiPt材料，例如線狀、棒狀、球狀等。系統(tǒng)的研究了不同形貌的FeNiPt合金材料的電化學(xué)催化能力。在此基礎(chǔ)上我們運用FeNiPt線狀合金材

8、料來分析半胱氨酸(Cys)和過氧化氫，大大提高了分析的穩(wěn)定性、靈敏度。
　　 詳細(xì)研究了不同形貌和不同組成成分的FeNiPt三元合金材料與氧還原催化能力之間的關(guān)系。通過控制升溫速率和加入金屬離子，可以有效地控制合金形貌和組成。用Nafion把合金固定在玻碳電極上之后，然后通過循環(huán)伏安和旋轉(zhuǎn)環(huán)盤伏安研究其對氧氣的催化還原能力。研究結(jié)果表明：合金形貌與氧還原催化能力的關(guān)系為FeNiPt-NS/GC