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胆固醇含量的测定在临床诊断、食品检测等领域具有十分重要的意义。现代电化学生物传感技术将纳米材料与电化学分析检测方法有机结合,可以得到性能优良的胆固醇电化学生物传感器。近年研究发现,石墨烯(GP)作为电极材料可以在电极表面固载电活性的酶,能够很好地保持酶的生物催化活性,有效促进酶的氧化还原中心与电极间的电子传输,构筑性能良好的无媒介体电化学生物传感器。但是,由于单纯的石墨烯片层结构间存在较强的范德华力和π-π相互作用,易发生团聚现象,限制了其在电化学生物传感方面的应用。功能化的石墨烯基纳米材料可以有效地改善石墨烯在水中的分散性,进而增加其生物相容性和导电性,并能够呈现出各组分间的协同效应,使所构筑的电化学生物传感器具有更好的性能。功能化的石墨烯基纳米材料在构筑电化学生物传感器的应用中研究较为广泛,但在胆固醇生物传感方面的应用还鲜有报道。本文以开发新型高效的石墨烯基胆固醇电化学生物传感器为目标,选取了聚电解质、聚合离子液体、DNA、金纳米粒子和陶瓷型脂质体等能够改善石墨烯水分散性和生物相容性的物质,对石墨烯及其修饰电极进行功能化,设计制备了多种具有良好导电性的石墨烯基纳米复合物,构筑了新型的胆固醇电化学生物传感器,并对其应用性能进行了系统、深入的研究。主要研究工作如下：1.利用聚乙烯亚胺对石墨烯进行修饰,制备了具有良好水分散性且带有明显正电荷的聚乙烯亚胺-石墨烯(PEI-GP)纳米复合物。在PEI-GP修饰的玻碳电极(GCE)上,通过层层自组装(LBL)方法固载胆固醇氧化酶(ChOx),构筑了胆固醇生物传感器,对自组装(ChOx/PEI-GP)n膜中ChOx的电化学行为进行了考察。研究发现,PEI功能化的石墨烯作为电极材料,能够增加ChOx与电极间的直接电子转移能力；电极的制备过程中采用层层自组装技术,大大提高了(ChOx/PEI-GP)n膜中ChOx的固载量,ChOx的表面覆盖浓度为1.2×10-10mol-cm-2;电极表面超薄的(ChOx/PEI-GP)n膜为保持酶的生物活性提供了有利的微环境。此外,在层状薄膜最外层吸附PEI层,进一步提高了酶电极的稳定性。构筑的PEI/(ChOx/PEI-GP)n/GCE生物传感器具有较好的重现性、稳定性和抗干扰性。2.用离子液体聚合物(PILs)和聚(对-苯乙烯磺酸钠)(PSS)制备了一种功能化的新型石墨烯纳米复合材料,该材料具有导电性高、生物相容性好和成膜性强等优点,不仅在水中有较好的分散性,而且带有很强的电荷性质,可以通过静电相互作用将ChOx固定到PSS/PILs-GP的修饰电极表面,构筑ChOx/PSS/PILs-GP/GCE修饰电极。实验结果表明,PSS/PILs-GP不仅为固载的酶提供了生物相容的微环境,而且还为其提供了实现直接电子转移(DET)的必要途径。ChOx/PSS/PILs-GP/GCE对胆固醇的催化线性范围为10.5×10--10.4x10-3mol/L,检出限为3.5 μmol/L,并且具有较强的抗干扰能力,该传感器对血清样品中胆固醇的测定也表现出了良好的性能,回收率为93%-104%。3.通过非共价作用制备了ssDNA与石墨烯的纳米复合物(ssDNA-GP),该复合物兼具ssDNA良好的生物相容性和石墨烯优良的导电性等优点。ssDNA的存在使石墨烯表面带有明显负电荷,由于静电排斥作用,有效地防止了石墨烯片间的团聚,增加了石墨烯的水分散性,同时也增加了石墨烯材料的生物相容性。此外,通过相转法制备了高浓度的、具有较好水分散性且带正电荷的金纳米粒子(AuNPs),并与带负电荷的ssDNA-GP复合,首次制得AuNPs/ssDNA-GP纳米复合材料,用于构筑ChOx/AuNPs/ssDNA-GP/GCE。该修饰电极表现出良好的电化学响应,很好地实现了酶与电极间的直接电子传输,对胆固醇表现出优良的电催化性能,检测线性范围为7.5-280.5μmol/L,并具有较好的稳定性和重现性。4.利用(EtO)3SiC3U2C16脂质单体,制备了一种具有内水相的类脂质双层囊泡结构的陶瓷型脂质体(cerasome),其表面覆盖一层无机硅酸盐网状结构,大大增加了cerasome的稳定性。将ChOx直接固载在cerasome修饰的GCE上。所获得的酶修饰电极不仅实现了酶和电极间的直接电子传输,而且对胆固醇的氧化具有良好的催化能力,这些归因于具有生物相容性的cerasome提供了形态稳定的软界面,适于酶的固载,使酶保持了良好的催化活性,催化线性范围为5.0×10-6-3.0×10-3mol/L。同时,cerasome的脂质双分子层结构表现出对非水溶性底物胆固醇良好的亲和能力。所构筑的生物传感器在实际样品检测中具有较好的应用效果,回收率在96%-106%之间。本研究表明,cerasome作为固载生物酶的载体用于电化学生物传感具有很好的应用前景。为了增加cerasome修饰电极的导电性,通过静电作用交替地组装阳离子型聚电解质聚乙烯亚胺(PEI)层,将具有生物相容性和导电性的石墨烯量子点(GQDs)固载到带负电荷的cerasome上,构筑了ChOx/PEI/GQDs/PEI/cerasome/GCE。利用TEM、UV-Vis、荧光光谱(FL)和zeta电位测试方法对GQDs的形貌和性质进行了表征。并且,对所制备的ChOx/PEI/GQDs/PEI/cerasome/GCE上固载的氧化还原酶和电极间的化学行为进行了研究。基于对固定化酶的直接电化学,修饰电极对胆固醇表现出了良好的催化性能,催化线性范围为10.5×10-6-10.4×10-3mol/L。与ChOx/cerasome/GCE相比,ChOx/PEI/GQDs/PEI/cerasome/GCE展现了更强的电化学响应和对胆固醇更宽的检测范围。