掺杂聚吡咯在葡萄糖生物传感器中的应用

摘要

吡咯单体是一种非致癌物质，聚吡咯作为一种导电高分子容易合成，稳定性好，且具有柔韧的机械性和可加工性。因此，对聚吡咯的研究吸引了众多研究者的兴趣，使其成为最有应用前景的导电高分子材料之一。聚吡咯因其易于电化学聚合成膜、环境友好、导电态稳定性好、电导率高等优点在传感器中有着广泛的应用，用其修饰过的电极制备出的生物传感器性能优异，已经逐步应用于医学检测和环境监测领域。常见的聚吡咯生物传感器有葡萄糖生物传感器、胆固醇生物传感器和DNA生物传感器等。掺杂后的聚吡咯微观形貌和导电性能都有很大的改变。将掺杂过的聚吡咯复合材料应用在生物传感器中，对生物传感器的性能有很大改善。采用电化学聚合技术，弥补了化学氧化法聚合无法成膜的缺点，聚吡咯膜与电极更好的接触，从而使传感器的传感效果更好。对聚吡咯复合材料在生物传感器中的应用的研究对临床医学、生物工程、食品工业和环境污染物检测等领域的发展有着至关重要的意义。
　　 文中首先对聚吡咯和掺杂的聚吡咯的合成方法、电化学性质以及应用和发展方向做了介绍和总结。然后归纳了传感器的分类和在各领域的应用，着重介绍了掺杂的聚吡咯在生物传感器中的应用研究现状及未来发展方向。
　　 本文的研究重点是基于电化学氧化法，用传统的三电极体系制备聚吡咯膜修饰的铅笔芯电极，采用物理吸附的方法将葡萄糖氧化酶固定在修饰电极上制备出葡萄糖生物传感器。首先在含吡咯单体的水溶液中电聚合制备聚吡咯膜修饰的铅笔芯电极，并用此电极制各葡萄糖生物传感器，实验测试了传感器的各项性能，考察了吡咯聚合时间、聚合温度、葡萄糖氧化酶吸附量、检测电压以及干扰物对传感器性能的影响;然后在上述优化条件下，掺入苯磺酸钠和对甲苯磺酸钠后制备聚吡咯膜修饰的铅笔芯电极，研究了不同掺杂量对聚吡咯的微观形貌和导电率的影响;并用聚吡咯复合材料修饰的电极制备新型的葡萄糖生物传感器，研究不同掺杂量对传感器性能的影响，并考察了最优掺杂量制备的生物传感器的各项性能;将掺杂聚吡咯制备的葡萄糖生物传感器性能与未掺杂的聚吡咯葡萄糖生物传感器性能进行比较。
　　 实验结果表明，电化学合成聚吡咯的纯度高、工艺少、简单易操作、环境污染小。在优化条件下制备的聚吡咯葡萄糖生物传感器有着较高的灵敏度、较低的检出限、较快的响应时间、较大的响应电流、较强的抗干扰能力和较长时间的使用寿命。掺杂磺酸盐对聚吡咯微观形貌有很大改变，增强了聚吡咯的导电性能，从而改善了葡萄糖传感器的各项性能。本论文对聚吡咯复合材料在生命科学中的应用有一定的参考价值。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 导电聚吡咯(PPy)

1．2．1 导电聚吡咯(PPy)的合成

1．2．2 导电聚吡咯(PPy)的掺杂

1．2．3 掺杂剂对聚吡咯(PPy)性能的影响

1．2．4 导电聚吡咯(PPy)的应用

1．3 生物传感器

1．3．1 生物传感器简介

1．3．2 生物传感器的分类

1．3．3 生物传感器的应用

1．4 导电聚吡咯(PPy)生物传感器的构建

1．4．1 导电聚吡咯(PPy)固定生物活性物质的方法

1．4．2 导电聚吡咯(PPy)生物传感器的应用

1．5 本文研究内容

第二章 优化条件下的聚吡咯葡萄糖生物传感器

2．1 实验部分

2．1．1 实验药品与仪器

2．1．2．电极的制备

2．1．3．生物传感器的制备

2．1．4．传感器性能检测

2．2 结果与讨论

2．2．1 聚合时间对传感器性能的影响

2．2．2 聚合温度对传感器性能的影响

2．2．3 酶吸附量对传感器性能的影响

2．2．4 测量电压的选择

2．2．5 优化条件下的聚吡咯葡萄糖生物传感器

2．3 小结

第三章 掺杂苯磺酸钠制备葡萄糖生物传感器

3．1 实验部分

3．1．1 实验药品与仪器

3．1．2 电极的制备

3．1．3 生物传感器的制备

3．1．4 传感器性能检测

3．2 结果与讨论

3．2．1 不同掺杂量制备的聚吡咯膜

3．2．2 不同掺杂量对传感器性能的影响

3．2．3 苯磺酸钠掺杂聚吡咯葡萄糖生物传感器

3．3 小结

第四章 掺杂对甲苯磺酸钠制备葡萄糖生物传感器

4．1 实验部分

4．1．1 实验药品与仪器

4．1．2 电极的制备

4．1．3 生物传感器的制备

4．1．4 传感器性能检测

4．2 结果与讨论

4．2．1 不同掺杂量制备的聚吡咯膜

4．2．2 不同掺杂量对传感器性能的影响

4．2．3 对甲苯磺酸钠掺杂聚吡咯葡萄糖生物传感器

4．3 小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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