基于纳米材料构建的无酶型传感器应用于生物小分子检测的研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangyuange
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自1962年Clark首次提出葡萄糖酶生物传感器以来,酶生物传感器因其灵敏度高、选择性好等特点在临床医学、环境检测和食品工业等领域受到了广泛关注和应用。然而酶在固载过程中由于其内部结构稳定性不佳,以及环境温度等的影响容易失活,使得酶传感器的稳定性不尽理想。因此构建无酶型的传感器成为当下的研究热点。生物小分子在人体内发挥着非常重要的作用。如多巴胺(DA)是一种重要的神经传递介质,DA的含量过低会导致神经紊乱,精神分裂,帕金森等症状。和DA广泛共存在于哺乳动物和人体内的生物小分子还有抗坏血酸(AA),尿酸(UA)及亚硝酸根离子等。这些物质都具有电活性,在裸的电极上氧化需要较高的过电位,且氧化峰电位重叠,很难将他们分离;裸电极表面也很容易被污染从而使得电极选择性和重现性较差。因此,如何构建修饰电极同时检测这些共存生物小分子显得极为迫切。近年来,纳米材料由于其独特的电化学性质、大的比表面积、高的表面自由能、好的生物兼容性等特点在传感器领域已得到广泛的应用。本文基于以上考虑,采用纳米材料构建了多种对生物小分子具有灵敏选择性的无酶型传感器,主要工作如下:1.基于血红蛋白固载在金纳米颗粒/聚硫堇/铂纳米颗粒/修饰的玻碳电极上对过氧化氢及亚硝酸根的研究该工作首先在玻碳电极上电沉积一层铂纳米颗粒(PtNPs), PtNPs具有良好的导电性,且沉积的PtNPs可以增加电极的比表面积,从而增加后面硫堇的聚合量。硫堇不仅是良好的电子媒介体,在酸性溶液中硫堇能有效的把NO2吸附到电极表面并在一定电位下将其催化氧化。聚合硫堇后利用静电吸附原理将带负电的纳米金(AuNPs)吸附到电极表面,然后通过带负电的AuNPs吸附血红蛋白(Hb)制得该传感器,成功地实现了同一支电极检测两种不同的物质。通过循环伏安(CV),扫描电镜(SEM)对电极组装过程进行了表征,在最优条件下,传感器对NO2-的最低检测限为20nmol·L-1,线性范围为70nmol·L-1~1.2mmol·L-1,对H2O2的最低检测限为1.4μmol·L-1,线性范围为4.9μmolL-1~6.8mmol·L-1。实验显示该传感器具有良好的分析性能及稳定性和选择性。2.基于石墨烯/聚环糊精/碳纳米管纳米复合物修饰电极同时检测抗坏血酸,多巴胺及亚硝酸根的研究该工作首先制备了环糊精(CD)的预聚物(pre-CD),再将pre-CD与CD,石墨烯(GS)和碳纳米管(CNTs)超声混合并滴涂于玻碳电极表面制得同时检测AA,DA和NO2-的修饰电极。CD交义耦合pre-CD形成的混合物具有很好的成膜性,克服了单纯CD易溶于水的缺点,可以增强电极的稳定性。CNTs的加入可以有效的阻止GS的团聚,增加GS的利用率;同时CD的主客体识别反应以及目标物与GS-CNTs之间的p-p键作用都为三种物质的成功的选择性识别起到了非常重要的作用。电极采用了CV,SEM及DPV进行了表征,在最优的条件下,该传感器对AA.DA利NO2-的最低检测限分别为1.65μmol·L-1,0.05μmol·L-1及1.65μmol·L-1;线性范围分别为5μmol·L-1~-0.48mmol·L-1,0.15μmol·L-1~21.65μmol·L-1及5μmol·L-1~6.75mmol·L-1。3.基于碳纳米管/La(OH)3纳米棒复合物修饰电极同时检测抗坏血酸,多巴胺,尿酸及亚硝酸根的研究稀土材料具有优异的光、电和磁学等性能,在催化剂、激光器及发光材料等领域应用广泛,但在电化学领域的应用还较少。该工作首先制备了一种新型的纳米材料,La(OH)3纳米棒(La(OH)3NRs),该材料具有很好的成膜性及导电性,碳纳米管在其溶液中有较好的分散性,能有效的提高电极的稳定性和响应性能。采用了CV,TEM及XRD对所制得的材料及电极进行了表征。在最优条件下,修饰电极对AA.DA.UA及NO2的最低检测限分别为1.67μmol·L-1,1.67nmol·L-1,1.67nmol·L-1,及0.18μmol·L-1;线性范围分别为0.5μmol·L-1~1.46mmol·L-1,50nmol·L-1~35.36μmol·L-1,50mol·L-1~0.79mmol·L-1,及O.55μmol·L-1~0.72mmol·L-1。该传感器表现出良好的稳定性,高的选择性和灵敏度。更重要的是,通过固载酶及抗体该材料可以应用于构建其他生物传感器。
其他文献
<正>改革开放以来,随着经济转型和科学技术的发展,新兴业态不断出现,新的社会阶层应运而生,并逐渐成为建设中国特色社会主义事业的一支重要力量,在推动经济社会发展和全面建
主要研究了黏结剂对生物质成型燃料燃烧过程中颗粒物(particulate matter,PM)排放特性的影响。实验中采用固体床反应器模拟生物质成型燃料的燃烧,并探究细微颗粒物的生成特性。
<正>一直以来,秘书群体是"领导身边人"概念中一个重要而特殊的类属。因其工作性质辅助性、工作内容庞杂性和工作环境多变性,秘书在开展工作的过程中易于与领导形成非同一般的
近些年来不对称催化已经成为有机化学的热门领域并受到了化学家的广泛关注,而新型手性膦催化剂和膦配体的设计与合成是不对称催化的重要方面,也是推动该领域不断向前发展的关
含氮化合物广泛存在于天然产物和人工合成药物中,绝大多数拥有药物活性和生物活性的化合物中都带有至少一个含氮官能团。近年来,大量的课题组致力于过渡金属催化不饱和碳碳键
氮化铪(HfNx)薄膜具有优良的力学和电学性质,使其广泛地应用于电子器件、微机械系统和刀具保护涂层等领域。HfNx薄膜的力学与电学性质决定了其在实际服役过程中的使用领域、寿命
对2016年11月25日新疆阿克陶MW6.6地震灾区进行了初步的地震地质灾害实地考察,结合震区高海拔、高寒山区的特点,震源机制解数据,总结了砂土液化、地裂缝、崩塌、滑坡等地震地
本文基于素混凝土侵彻理论,将钢筋混凝土中钢筋的失效模式简化为弯曲剪切失效后,建立了刚性平头弹侵彻钢筋混凝土靶的阻力模型,侵彻深度的计算结果与Young公式吻合良好,表明
文章从渗流理论出发 ,对岩石隧道衬砌外水压力进行了分析和讨论 ,阐述了水荷载作用下隧道设计原则并提出了设计中值得注意的若干问题
徐志摩的一生具有传奇性.电视连续剧<人间四月天>就是利用这一点,加上艺术虚构演绎而成的.戏再好看,和学术毕竟不是一码事.学术传记首先要具备史书的品格.<徐志摩传>在这方面