基于Hb/MWNTs-明胶电纺纳米复合纤维修饰电极的制备及电化学性能研究

摘要

Hb具有类酶的性质，其中的亚铁血红素能够检测H2O2、NaNO2等含氧物质，因此成为了构筑新型电化学生物传感器的研究热点。在新型电化学生物传感器的制备过程中发现，静电纺丝技术可以制备出比表面积大、孔隙率高的纳米纤维，因此本论文拟采用静电纺丝的方法制备Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维修饰电极，研究了Hb与电极之间的直接电子转移和对底物的电催化性能，以期制备出灵敏度更高的新型电化学生物传感器。
　　首先，采用传统电纺技术制备了混纺 Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维修饰电极。电极表面的纤维膜呈三维多孔结构，有利于促进纤维带中的Hb与电极之间发生直接电子转移，其电子转移速率常数（ks）为（55.27±0.042）s-1。而且，该修饰电极对H2O2、NaNO2具有良好的电催化性能，其对 H2O2、NaNO2的最低检测限分别为（0.0156±0.0007）μmol/L和（0.256±0.0034）μmol/L，米氏常数（Kmapp）分别为（0.306±0.0013）mmol/L和（4.137±0.014）mmol/L。
　　然后，采用同轴电纺技术制备了同轴 Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维修饰电极。该修饰电极表面的纤维带具有明显的核壳结构，其中外层为 Hb，内层为 MWNTs-明胶，固定在纤维带中的 Hb实现了与电极之间的直接电子转移，其电子转移速率常数（ks）为（221.62±0.56）s-1。另外，该修饰电极对 H2O2具有良好的电催化性能，其最低检测限为（0.0039±0.0003）μmol/L，米氏常数（Kmapp）为（0.272±0.0014）mmol/L。
　　最后，研究了基于电纺 Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维构筑的电化学生物传感器的应用性能。混纺Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维和同轴Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维构筑的电化学生物传感器用于检测标准溶液中的H2O2或NaNO2浓度时，其准确率能够达到87％以上，具有一定的应用可能性。并且，电化学生物传感器用于检测模拟体液中的H2O2和NaNO2浓度、标准牛奶溶液和标准青菜溶液中的H2O2浓度时，不受其它物质干扰，且检测准确率高于86%，这表明基于电纺Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维构筑的电化学生物传感器具有良好的应用前景。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 电化学生物传感器

1.3 纳米材料

1.4 静电纺丝

1.5 本论文的主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料与仪器

2.2 样品制备

2.3 分析测试

2.4 本章小结

第3章 混纺Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维修饰电极的研究

3.1 引言

3.2 混纺Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维膜的表征

3.3电化学性能研究

3.4 本章小结

第4章 同轴Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维修饰电极的研究

4.1 引言

4.2 同轴Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维膜的表征

4.3电化学性能研究

4.4 本章小结

第5章 电纺Hb/MWNTs-明胶纳米复合纤维的电化学生物传感器的应用研究

5.1 引言

5.2电化学生物传感器的应用可能性

5.3电化学生物传感器的实际应用研究

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢