金屬-碳納米復合材料的制備及其生物傳感性能研究.pdf

1、生物小分子在生命過程中發(fā)揮著十分重要的作用，檢測這些生物分子含量水平的生物及化學傳感器近年來得到了迅速發(fā)展，比如監(jiān)測人體血糖的葡萄糖傳感器，對于糖尿病患者來說十分重要，患者可以隨時監(jiān)控自己的血糖濃度；過氧化氫是人體代謝的一種中間產(chǎn)物，過氧化氫在體內(nèi)聚集產(chǎn)生的活性氧，將導致機體的氧化應激，如 DNA損傷等，監(jiān)測人體組織或細胞產(chǎn)生的過氧化氫水平在生物醫(yī)學上具有重要意義。大量研究工作專注于發(fā)展基于酶的葡萄糖和過氧化氫傳感器，然而酶傳感器不易保

2、存，易受到光、熱、pH值和化學物質的影響而失去活性，亟待發(fā)展無酶傳感器來解決上述問題。
　　近年來，具有電催化活性的金屬或者金屬氧化物制備的非酶型生物傳感器，因其具備簡便、高效、穩(wěn)定性好、成本低等優(yōu)點，引起了廣泛的關注。而納米碳材料具有很高的比表面積、對金屬或者金屬氧化物有很強的吸附能力，因此金屬/納米碳材料的復合材料具有很好的電催化性能，能取代一些生物酶，用于發(fā)展生物傳感器。
　　本文通過不同的方法，制備出金屬/碳納米材料

3、的復合材料，并將其應用于葡萄糖生物傳感器和過氧化氫生物傳感器。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)通過離子注入法簡便、可控的制備了銀納米顆粒/碳納米管(Ag NPs/CNTs)的復合材料，所得到的Ag NPs直徑約為2-4 nm，且均勻、牢固的負載于CNTs上。Ag NPs/CNTs成功的應用于人體血液中葡萄糖的檢測。在0.65 V的外加電壓下，0.1 mol·L-1 NaOH溶液中，葡萄糖濃度有很寬的檢測范圍(125μmol·L-1至

4、10 mmol·L-1)，靈敏度為0.269μA·cm-2·mmol-1·L，最低檢出限為25μmol·L-1。除此之外，Ag NPs/CNTs具有良好的抗菌性能，對大腸桿菌具有94％殺菌率，可消除在連續(xù)監(jiān)測過程中細菌對血糖傳感器的污染。
　　(2)通過多巴胺對氧化石墨烯(GO)進行功能化修飾，多巴胺在弱堿性條件下會發(fā)生自聚合形成聚多巴胺(PDA)附著在GO上，再利用聚多巴胺的弱還原性，將CuSO4·5H2O中的Cu2+還原為Cu

5、 NPs并將其負載于GO上，得到Cu NPs/GO的復合材料。將Cu NPs/GO負載于玻碳電極(GCE)上，成功應用于過氧化氫的檢測。檢測靈敏度為141.54μA·cm-2·mmol-1·L，最低檢測限為1.4μmol·L-1。
　　(3)通過對納米碳管多巴胺功能化修飾，得到Ag NPs/PDA/CNTs的復合材料，具有非常好的抗菌性能。濃度為50μg/mL的Ag NPs/PDA/CNTs對大腸桿菌(E. coil)的滅菌率為1

6、00%，6.25μg/mL的Ag NPs/PDA/CNTs仍有93.8%的滅菌率；濃度為6.25μg/mL的Ag NPs/PDA/CNTs對金黃色葡萄球菌(S. aureus)的滅菌率為100%，2μg/mL的Ag NPs/PDA/CNTs仍有93.1%的滅菌率。
　　(4)通過制備不同形貌的金納米顆粒，考察形貌對其在近紅外光激發(fā)下光熱性質的影響。選取光熱性質最優(yōu)異的金納米星(gold nanostars, GNs)與納米碳管(M