复合纳米粒子的制备及其在生物传感器中的应用研究

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1、分类号O63学校代码10590UDC540密级公开深圳大学硕士学位论文复合纳米粒子的制备及其在生物传感器中的应用研究学位申请人姓名盛丽华专业名称化学学院(系、所)化学与环境工程学院指导教师姓名何传新副教授深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文复合纳米粒子的制备及其在生物传感器中的应用研究是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：盛丽华日期：2016年

2、5月16日摘要电化学生物传感器由于具有操作简单、灵敏度高、线性范围宽等优点，在临床医学和现代生命科学等方面有着广泛的运用前景，其中电化学葡萄糖传感器和电化学免疫传感器在疾病的早期诊断和早期治疗都表现出了非常优异的性能，从而受到广大传感器研究者的高度关注。电化学传感器的性能主要取决于载体材料，设计并合成出生物相容性好的载体材料成为电化学传感器研究的关键。本论文主要从界面材料的合成着手，致力于研究出活性高、生物相容性好的载体材料，并将其运用到构建电化学传感器中，期望获得稳定性好、灵敏度高、易微型化的电化学葡萄糖传感器和电化学免疫传感器。主要内容包括以下四个部分：第一部分，介绍了纳米材料的功能

3、及其在生物传感器中的应用，并对生物传感器的概念、分类、工作原理等相关内容进行了详细的阐述。第二部分，采用氧化共沉淀法制备出具有超顺磁性的四氧化三铁粒子（Fe3O4NPs）并与聚乙烯亚胺（PEI）结合得到Fe3O4/PEI复合纳米粒子；再通过静电吸附作用结合纳米金(Au)，获得了以四氧化三铁（Fe3O4）为核PEI为壳，且壳层修饰纳米金的复合纳米粒子Fe3O4/PEI/Au。利用复合纳米粒子Fe3O4/PEI/Au负载葡萄糖氧化酶（GOx），构建了电化学葡萄糖传感器。采用扫描电镜（SEM）、紫外可见分光光度计（UV）等仪器设备，对复合纳米粒子的形貌和结构特征进行了表征，结合综合电化学分析仪

4、对传感器的综合性能进行了测试。根据热重分析（TG）可知，PEI在Fe3O4NPs表面的包覆量为23.31%。从电化学分析仪检测-1-2的结果可知，传感器的响应时间为0.5s，灵敏度达60.87μAmMcm，线性范围为0~10mM。第三部分，以磁性纳米粒子、聚乙烯亚胺（PEI）和金纳米为基底，制备出具有良好生物相容性的载体材料，并将其应用于葡萄糖传感器中。本章我们利用PEI含有的氨基（-NH2）与二茂铁衍生物(Fc)中的羧基（-COOH）进行席夫碱反应得到PEI/Fc复合物，并将其依次与磁性纳米粒子（Fe3O4）、金纳米（Au）进行结合，得到Fe3O4/PEI/Fc/Au复合纳米粒子。利用

5、Fe3O4/PEI/Fc/Au复合纳米粒I子负载GOx构建了电化学葡萄糖传感器。采用扫描电镜（SEM）、紫外可见分光光度计（UV）等仪器设备，对复合纳米粒子的形貌和结构特征进行了表征，并利用综合电化学分析仪对传感器的综合性能进行了表征。实验结果表明，传感器-1-2的响应时间为0.3s，灵敏度达62.71μAmMcm，线性范围为0.09mM。第四部分，利用复合纳米粒子Fe3O4/PEI/Fc/Au固载甲胎蛋白抗体（anti-AFP），并采用1%BSA作为封闭剂，得到Fe3O4/PEI/Fc/Au/anti-AFP/BSA复合纳米材料。最后再结合甲胎蛋白抗原（AFP），构建了特异性强、重现性

6、好、稳定性好的电化学免疫传感器。采用了扫描电镜（SEM）、紫外分光光度计（UV）等仪器设备，对复合粒子的形貌和结构特征进行了一系列表征，并利用循环伏安法对免疫传感器的工作性能进行了表征。制备好的电化学免疫传感器保存20天后，其电流响应值标准偏差小于0.6%，说明传感器具备良好的稳定性。响应时间0.9s，检测线为0.89ng/mL。关键词：生物传感器；金纳米粒子；葡萄糖传感器；二茂铁衍生物；免疫传感器；IIAbstractElectrochemicalBiosensorwillbewidelyusedinclinicalmedicineandmodernlifesciencebecause

7、ofitshighsensitivity,widelinearrangeandeasytooperate.GlucoseElectrochemicalSensorandElectrochemicalImmunosensorperformedwellinearlydiagnosisandtreatmentofillness,whichdrewmuchattentionfromthevastnumberofsensorresearche