應(yīng)用納米碳管構(gòu)建生物傳感體系的研究.pdf

1、作為一種新型碳材料，由于具有優(yōu)異的吸附性能、導(dǎo)電性能、化學(xué)性能及生物相容性，近年來，納米碳管(CNTs)受到了生物電分析及生物化學(xué)界的親睞，開始被應(yīng)用于生物傳感體系及生物傳感器的研究、制備中。本論文以葡萄糖酶生物傳感體系為代表，以電化學(xué)分析系統(tǒng)、透射電子顯微鏡(TEM)等為工具，以包埋法、交聯(lián)法等生物活性物質(zhì)的固定化方法為手段，系統(tǒng)研究了CNTs對生物傳感體系性能的改善及利用CNTs制備生物傳感體系中各因素的影響作用。在此基礎(chǔ)上，將CN

2、Ts與新近提出的自組裝技術(shù)相結(jié)合，制備了一種新型葡萄糖生物傳感體系。此外，還探索性地構(gòu)造了一種基于CNTs、用于檢測蛋白質(zhì)之間相互作用的親和型生物傳感體系。論文的主要內(nèi)容如下： 1.分別利用明膠包埋法和戊二醛交聯(lián)法固定葡萄糖氧化酶(GOx)，利用鉑電極、金電極和玻碳電極作為基礎(chǔ)電極，制備了一系列基于CNTs的葡萄糖生物傳感體系，并制備未經(jīng)CNTs修飾的葡萄糖生物傳感體系進(jìn)行對比，結(jié)果表明，將納米碳管引入生物傳感體系的制備過程中，

3、能有效改善傳感體系的綜合電化學(xué)性能。酶固定化方法的不同和基礎(chǔ)電極的種類對基于CNTs的生物傳感體系的電化學(xué)性能都有一定的影響。其中，利用戊二醛交聯(lián)法固定GOx能賦予生物傳感體系較好的綜合性能，而采用鉑電極作為基礎(chǔ)電極則可獲得較大的響應(yīng)電流。 2.分別利用長單壁納米碳管(SWMTs)，短SWNTs，長多壁納米碳管(MWNTs)以及不同管徑的短MWNTs修飾鉑電極制備葡萄糖生物傳感體系，研究了CNTs的種類對生物傳感體系性能的影響。

4、其中，利用短CNTs制得的生物傳感體系的性能要明顯好于用相應(yīng)長CNTs制得的生物傳感體系，利用較小管徑MWNTs制得的傳感體系的響應(yīng)電流值比利用SMNTs制得的傳感體系高，而隨著MWNTs管徑的增大，所制得生物傳感體系的性能明顯變差。 3.CNTs在液態(tài)介質(zhì)中的溶解和分散是將CNTs應(yīng)用于生物傳感體系的重要前提。本論文分別利用二甲基甲酰胺(DMF)、三溴甲烷、十二烷基硫酸鈉(SDS)、濃硫酸/濃硝酸的混合物分散溶解MWNTs，并

5、用其修飾電極制備生物傳感體系，結(jié)果表明，利用混酸溶液處理MWNTs能賦予傳感體系較好的綜合性能，而利用三溴甲烷處理MWNTs則較差。 4.通過采用層層累積的自組裝方法將GOx和MWNTs逐層固定到玻碳電極上，制備了一種由多層MWNTs/GOx復(fù)合薄膜修飾電極的葡萄糖生物傳感體系。該方法能有效提高傳感體系的響應(yīng)電流，縮短響應(yīng)時間，擴大線性范圍。其中，(MWNTs/GOx)6復(fù)合薄膜修飾電極制得的葡萄糖生物傳感體系在葡萄糖濃度為30

6、mM時的響應(yīng)電流值達(dá)1.63±0.03μA，響應(yīng)時間僅為6.7s，測量的線性范圍為0.5～15mM，對葡萄糖的最低檢測濃度可達(dá)0.09mM。 5.利用SWNTs修飾石英晶體微天平(QCM)的基片，制備了一種用于研究免疫球蛋白G(IgG)和葡萄球菌蛋白A(SPA)之間相互作用的新型親和型生物傳感體系。在該傳感體系上，隨著所加入IgG濃度的增高，其與SPA的結(jié)合量也逐漸上升，當(dāng)IgG的濃度范圍為3.6～7.2mg/mL時，IgG與S