石墨烯基磁性复合材料在化学发光适配体传感器中的应用

来源 :济南大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:nathan_zk
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本论文以氧化石墨烯为载体制备了石墨烯基磁性复合材料(磁性氧化石墨烯、壳聚糖交联磁性氧化石墨烯、磁性介孔二氧化硅/氧化石墨烯以及磁性β-环糊精/氧化石墨烯),并对复合材料表面进行适配体修饰,得到对目标生物分子有高特异性识别能力的石墨烯基磁性复合材料;结合流动注射化学发光技术,构建新型化学发光适配体传感器,实现对多种与疾病相关生物分子(血红素、凝血酶、多巴胺、腺苷)的高灵敏、高选择性及准确快速的分析检测。第一个工作合成了磁性氧化石墨烯(MGO),对其表面进行血红素适配体(H-Apt)修饰,得到对血红素分子具有高特异性识别能力的MGO/H-Apt,以卟啉钴(Co-PP)为鲁米诺–双氧水化学发光体系的催化剂,构建了一种新型化学发光适配体传感器,实现对血红素的高灵敏、高选择性检测。首先合成比表面积大、易分离的MGO,并通过红外光谱分析、X射线衍射及扫描电镜等手段对复合材料进行表征;然后研究了复合材料的固定、吸附性能,得到MGO对H-Apt的固定量为4.8×10-10 mol/mg,MGO/H-Apt对Co-PP的吸附量为1.6×10-8 mol/mg;最后将MGO/H-Apt/Co-PP用于流动注射化学发光检测血红素,构建了新型化学发光适配体传感器。该传感器检测血红素的线性范围为8.0×10-11–4.8×10-8 mol/L,检出限为3.9×10-12 mol/L(3δ)。同时研究了传感器的抗干扰能力和MGO的重复使用性,并将该传感器用于血清样品中血红素的测定,获得满意结果。第二个工作合成了壳聚糖交联磁性氧化石墨烯(CS@Fe3O4@GO),在其表面固定上凝血酶适配体(T-Apt),得到对凝血酶分子具有高特异性识别能力的CS@Fe3O4@GO/T-Apt,并以啉卟铁(HM)为化学发光体系催化剂,构建了凝血酶化学发光适配体传感器。首先合成比表面积大的GO和粒径均一的Fe3O4,采用壳聚糖交联的方法制得CS@Fe3O4@GO,并通过红外光谱、X射线衍射、电镜等手段对合成的复合材料进行表征;然后探究了复合材料的固定、吸附性能,得到CS@Fe3O4@GO对T-Apt的固定量为5.3×10-10 mol/mg,CS@Fe3O4@GO/T-Apt对HM的吸附量为4.5×10-10 mol/mg。最后将CS@Fe3O4@GO/T-Apt/HM与流动注射化学发光技术联用,构建了一种新型化学发光适配体传感器。该传感器检测凝血酶的线性范围为5.0×10-15–2.5×10-10 mol/L,检出限为1.5×10-15 mol/L(3δ),并将此传感器成功用于血清样品中凝血酶的测定。第三个工作合成了磁性介孔二氧化硅/氧化石墨烯(Fe3O4·mSiO2·nSiO2/GO),对其表面进行多巴胺适配体(D-Apt)修饰,得到对多巴胺分子具有高特异性识别能力的Fe3O4·mSiO2·nSiO2/GO/D-Apt,以互补单链DNA修饰的金纳米颗粒(AuNPs@ssDNA)为化学发光体系催化剂,构建了一种新型化学发光适配体传感器,实现对多巴胺的高灵敏、高选择性、准确快速的检测。首先合成Fe3O4·mSiO2·nSiO2,通过Fe3O4·mSiO2·nSiO2和GO化学键合,制得Fe3O4·mSiO2·nSiO2/GO,该复合材料具有生物相容性好、易分离、比表面积大、识别位点多等优点,并利用红外光谱分析、X射线衍射、电镜等对其进行了表征。同时研究了复合材料的固定、吸附性能,得到Fe3O4·mSiO2·nSiO2/GO对D-Apt的固定量为5.3×10-10 mol/mg,Fe3O4·mSiO2·nSiO2/GO/D-Apt对AuNPs@ssDNA的吸附量为4.5×10-10 mol/mg。最后将Fe3O4·mSiO2·nSiO2/GO/D-Apt/AuNPs@ssDNA用于构建新型化学发光适配体传感器。得到该传感器检测多巴胺的线性范围为2.5×10-13–2.0×10-9 mol/L,检出限为3.9×10-14 mol/L(3δ)。该传感器表现出较强的抗干扰能力,并将此传感器成功地用于尿液样品中多巴胺的测定。第四个工作合成了磁性β-环糊精/氧化石墨烯(Fe3O4@β-CD/GO),在其表面固定腺苷适配体(A-Apt),制得高特异性识别腺苷分子的Fe3O4@β-CD/GO/A-Apt,并以互补单链DNA修饰的碳量子点(CQDs@ssDNA)为化学发光体系催化剂,构建一种新型化学发光适配体传感器。首先合成了Fe3O4@β-CD,将Fe3O4@β-CD和GO复合制得到Fe3O4@β-CD/GO,该复合材料具有生物相容性好、比表面积大、易分离等优点,为A-Apt的固定提供了丰富的作用位点,并对合成材料进行红外光谱分析、X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜等表征。同时研究了合成材料的固定、吸附性能,得到Fe3O4@β-CD/GO对A-Apt的固定量为5.3×10-10 mol/mg,Fe3O4@β-CD/GO/A-Apt对CQDs@ssDNA的吸附量为4.5×10-10 mol/mg。最后将Fe3O4@β-CD/GO/A-Apt/CQDs@ssDNA用于流动注射化学发光检测腺苷,构建了高灵敏、高选择性的化学发光适配体传感器。该传感器检测腺苷的线性范围为5.0×10-13–5.0×10-9 mol/L,检出限为2.1×10-13 mol/L(3δ)。同时探究了该传感器的抗干扰能力,并将其用于尿液样品中腺苷的测定,获得满意结果。
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