新型材料修飾電極及其在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、電化學(xué)生物傳感器具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、檢測成本低、所需儀器簡單、能在復(fù)雜體系中進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測、易于實現(xiàn)微型化等優(yōu)點,在化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、食品、醫(yī)藥和軍事等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。將新型納米材料和聚合物材料應(yīng)用于生物傳感器的制備可以顯著提高傳感器的性能。本論文分別采用石墨烯氧化物(GO)、有序介孔碳硅納米復(fù)合材料(MCSi)和聚丙交酯-co-乙交酯(PLGA)用于生物傳感界面的構(gòu)建。具體研究內(nèi)容如下:
　　

2、(1)通過電聚合普魯士藍(lán)到石墨烯氧化物修飾的玻碳電極上,形成一種新穎的石墨烯氧化物／普魯士藍(lán)復(fù)合膜,通過拉曼光譜表征了該復(fù)合膜的成功修飾。電化學(xué)實驗表明石墨烯氧化物極大地提高了普魯士藍(lán)的電化學(xué)響應(yīng)。該復(fù)合膜修飾的電極用來檢測過氧化氫,制備的過氧化氫傳感器其線性范圍寬5.0×10-6-1.2×10-3M,檢測限低1.22×10—7M(S／N=3),靈敏度高408.7μA·mM-1.cm-2以及重現(xiàn)性好。通過殼聚糖將葡萄糖氧化酶固定到該復(fù)合

3、膜上,制成葡萄糖傳感器。通過計時電流法表征該葡萄糖生物傳感器對葡萄糖有好的催化響應(yīng),線性范圍寬0.1-13.5 mM,檢測限低3.43×10-7M(S／N=3),選擇性高,并且有好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。在實際樣品人血清的檢測中回收率高,表明該傳感器可用于檢測實際樣品中的葡萄糖含量。因此,石墨烯氧化物／普魯士藍(lán)復(fù)合膜修飾電極可能在電化學(xué)檢測和生物檢測方面有好的應(yīng)用前景。
　　 (2)采用有序介孔碳硅納米復(fù)合材料(MCSi)固定肌紅蛋白

4、(Mb)制備了Mb-MCSi膜修飾電極,研究了肌紅蛋白在Mb-MCSi膜和電極表面間的直接電子傳遞和電催化行為。采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、N2吸附脫附曲線表征了有序介孔碳硅復(fù)合材料。電化學(xué)交流阻抗譜(EIS)表明肌紅蛋白牢固的固定到MCSi復(fù)合材料中。紫外光譜(UV)結(jié)果表明Mb被固定于MCSi復(fù)合材料后,血紅素周圍的微環(huán)境沒有改變,保持了肌紅蛋白的天然構(gòu)象和生物活性。同時,Mb-MCSi修飾電極對H2O2有顯

5、著的電催化作用,在1.0-20.0μM的范圍內(nèi),其催化峰電流大小與H2O2的濃度有良好的線性關(guān)系。
　　 (3)采用一種生物可降解的聚合物材料聚丙交酯-co-乙交酯(PLGA)和室溫離子液體(ILs)的復(fù)合膜作為基底去包埋蛋白質(zhì)分子,并且研究了它的生物電化學(xué)性質(zhì)。選擇血紅蛋白(Hb)作為一種模型蛋白研究PLGA和離子液體復(fù)合膜體系。討論了掃速、pH值及干擾物質(zhì)等對酶生物傳感器的影響,實驗結(jié)果表明,該傳感器檢測過氧化氫(H2O2)