基于纳米复合功能材料电化学生物传感的研究

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1、卜海师范大学硕士学位论文中文摘要电化学生物传感器具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、易于实现微型化和自动化等优点，因而在生物医学、环境监测、农残分析、食品工业等领域具有广泛的应用前景。纳米材料作为一种新型材料具有优良的物理、化学、电催化性能以及良好的生物相容性，所以是目前的研究热点。将新型纳米材料应用于生物传感器的制备可以显著提高传感器的性能。本研究将高岭土纳米管、卡拉胶、石墨烯、碳纳米管等高聚物和纳米材料用作生物传感界面的构建。本论文主要研究内容如下：(1)构建了一种高岭土纳米管／离子液体(HN剐Ls)纳米复合膜，以该复合膜为电

2、极修饰材料固载血红蛋白(Hb)，HNTS特殊的管状结构和ILs良好的导电性为Hb提供了一个友好的生物微环境，不但保持了Hb的活性而且极大地促进了其直接电子转移。制各的HNTs／Hb／ILs修饰电极对H202表现出良好的电催化响应，其线性范围为7．5x10’6～9．75×10一5M，检测限低2．4斗M(S／N=3)，灵敏度高10．51以mM。1而且重现性好。因此，高岭土纳米管／离子液体复合膜是研究新型的第三代传感器的理想平台。(2)成功构建了一种新颖的具有良好生物相容性的卡拉胶／离子液体复合膜，将该复合膜用来固载血红蛋白并实现了其直

3、接电子传递速率。同时，Hb．IL．carrageenan修饰电极对H202有显著的电催化作用，在5×10‘6～1．5×10‘4M的范围内，其催化峰电流大小与H202的浓度有良好的线性关系，检测限为2．12×10-7M(S／N=3)，灵敏度为13．42心mM～。(3)通过电沉积铜膜到石墨烯修饰的玻碳电极上，形成的铜／石墨烯复合膜，通过场发射表征了该复合膜的成功制备。电化学实验表明石墨烯极大地提高了铜膜的电化学响应。该复合膜修饰的电极用来检测葡萄糖，制备的传感器其线性范围为8×10-6～9．4×10-4M，线性相关系数为0．9967，

4、检测限为2．5¨M(S／N=3)，灵敏度为O．225“A¨M～，选择性较好。研究结果表明石墨烯及其复合材料在电分析化学领域具有潜在的应用前景。(4)利用酶催化银沉积的信号放大方法构建了一种高效、灵敏的黄曲霉毒素Bl(AFBl)的电化学免疫传感器。将阳离子聚合物聚乙烯亚胺(PEI)通过静电吸中文摘要卜海师范大学硕士学位论文附的方法修饰到超顺磁性多壁碳纳米管上(MAGCNTs)，制成表面带有氨基的功能化磁性多壁碳纳米管(MAGCNTs．PEI)。将抗原AFBl．BSA与MAGCNTs．PEI通过希夫碱固定在磁性玻碳电极表面。固定的抗原

5、与待测的AFB-分子竞争固定数量的抗体，最终将抗体固定在电极表面。碱磷酶标记马抗小鼠IgG与固定好的抗体反应从而固定在了电极表面。碱磷酶催化底液中的抗坏血酸2．磷酸盐，使其在电极表面氧化得到抗坏血酸，而底液中的A矿被还原成金属Ag沉积在了电极表面。用差分脉冲伏安法(DPV)进行检测。关键词：电化学传感器，纳米复合材料，直接电化学，生物电催化II卜海师范大学硕士学位论文英文摘要AbstractE1ectrochemicalbiosensorshaVesomeoutsandingadVantagesincludingexcellent

6、selectiVity?hjghsensitiVity，rapidresponse，easytobeminiaturizedandautomation．Therefore，theyhaVepotemialapplicationsinbi0109y，enViromnentalmomtormg，chemicalmeasurementsintheagriculturea11dfoodindust巧．Nano-materialsasnewmaterialareattractiVemthedeVelopementofbiosensorsdu

7、etotlleirnoVeloptical，electrical，cata虮icpropeniesandfaVorablebiocompatibility．Withtheintroductionofnanomaterials，山eperf0蛐anceofbiosensorhasagreatlyimproVe-ment．In蚰spaper，halloysitenanotubes(HNTs)，carrageenan，graphene(GR)，aJldcarbonnanotubeswereappliedforthef-abricatio

8、nofelectmchemicalbiosensors．Themajorcontentsintllisthesisaredeseribedasnlows：(1)AnoVelgraphene／ioIlicliquid(HNTS／ILs)nanocom