等離子改性TiO2基復(fù)合材料的制備及其傳感性能研究.pdf

1、本課題以二氧化鈦(TiO2)為基質(zhì)材料，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法(PECVD)聚合丙烯酸并對TiO2基質(zhì)材料進(jìn)行表面改性，將制備的TiO2@PPAA復(fù)合材料作為電化學(xué)傳感器的敏感膜材料，分別固定生物探針分子溶菌酶核酸適體及有機(jī)小分子改性羅丹明B酰肼分子，采用電化學(xué)阻抗法(EIS)對溶菌酶(Lysozyme)及銅離子(Cu2+)靈敏性檢測，取得了較低的檢測底限，并在實(shí)際血液檢測中得到了應(yīng)用。本論文主要包括三方面的內(nèi)容，即TiO2

2、@PPAA復(fù)合材料的制備、TiO2@PPAA復(fù)合材料基電化學(xué)生物傳感器用于溶菌酶和重金屬離子的檢測。
　　本實(shí)驗(yàn)以葡萄糖為原料，制備了碳納米球，并以此為模板合成了h-TiO2球。通過改變等離子輸出功率(20、50和100W)和等離子體沉積時(shí)間，我們詳細(xì)考察了實(shí)驗(yàn)條件對TiO2@PPAA復(fù)合材料化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成、表面形貌和電化學(xué)性能等影響。結(jié)果顯示，在相同的等離子體沉積時(shí)間下，等離子體輸出功率為20W時(shí)，復(fù)合材料中的羧基含量最高，而沉

3、積薄膜的厚度較薄；在20W時(shí)，隨著等離子沉積時(shí)間延長，復(fù)合材料中羧基含量增加，厚度增加，而羧基含量將會(huì)影響到所構(gòu)電化學(xué)生物傳感器的敏感性。
　　將TiO2@PPAA復(fù)合材料作為電化學(xué)傳感器的敏感膜，采用活化劑將復(fù)合材料中羧基基團(tuán)活化成活化酯基，通過活化酯與氨基之間的共價(jià)鍵結(jié)合固定了帶有氨基標(biāo)記的核酸適體，實(shí)現(xiàn)了對溶菌酶的靈敏性檢測。采用EIS法分別對TiO2、PPAA及TiO2@PPAA復(fù)合材料作為敏感膜用于溶菌酶的檢測。結(jié)果表明

4、，由于TiO2@PPAA復(fù)合材料具有三維結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致更多生物分子在表面上進(jìn)行固定，從而提高了對溶菌酶檢測靈敏度。以TiO2@PPAA復(fù)合材料構(gòu)筑電化學(xué)生物傳感器對溶菌酶進(jìn)行測試，其檢測線性范圍在0.05-100ng·mL-1，最低檢測限為0.015ng·mL-1(1.04pM)，與同類型傳感器相比檢測限較低；同時(shí)，所構(gòu)筑的傳感器在對BSA、凝血酶和IgE溶液進(jìn)行檢測時(shí)，表現(xiàn)出較高的選擇性；而對蛋清和血液中溶菌酶的檢測效果較為理想。

5、　　在前期實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們考慮到h-TiO2具有空腔，且表面帶有大量羥基基團(tuán)，經(jīng)PPAA表面改性制備復(fù)合材料能夠吸附重金屬離子，因此可將TiO2@PPAA復(fù)合材料用于重金屬離子的檢測。結(jié)果表明，TiO2@PPAA復(fù)合材料本身對Cu2+不具有特異性吸附；采用改性羅丹明-B酰肼(RhB)對復(fù)合材料進(jìn)行改性后，所構(gòu)筑的TiO2@PPAA-RhB電化學(xué)傳感器，通過RhB開環(huán)與Cu2+特異性結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了Cu2+的靈敏性檢測。該電化學(xué)傳感