基于氧化石墨烯在生物传感器方面的应用研究

摘要

近年来，纳米材料以其特殊的物理化学性质在生物学、化学、医学等领域展现出广阔的应用前景。利用纳米材料作为固定分子识别物质的载体，以此来制作生物传感器已成为研究者们研究的热点。纳米材料具有许多优良的特性，如:良好的生物亲和性、导电性、高的比表面积等。石墨烯是组成其他石墨碳材料的基本单元。石墨烯中的碳原子采用的是sp2杂化，其大范围的π-π共轭结构使得电子可在晶体中自由移动，导致石墨烯具有非常优异的电子传输能力。由于石墨烯优异的电学、力学和热学性能，所以它在复合材料、电子器件设备、超敏感传感器、超级电容器、燃料电池和锂离子电池、生物检测及药物释放等领域均具有广泛的应用前景。
　　 通过SELEX技术得到能与非核酸靶分子具有高亲和力、高特异性结合的寡核苷酸序列，选获得的寡核苷酸序列命名为适配子。由于SELEX技术的发展，得到了能和小分子、多肽、蛋白质甚至整个细胞均有高亲和力、特异性的适配子。由于其筛选的靶物质范围广，得到的适配子亲和力高、特异性强，所以该技术在基础研究、临床诊断和治疗以及新药的筛选等诸多领域中都展示了广阔的应用前景。通过SELEX技术筛选得到的寡核苷酸适配子具备类似抗体一样的对靶分子高的亲和力和特异性，但相比大分子的抗体，寡核苷酸适配子分子量小，结构简单，能保证合成的精确性及易连接其它分子进行修饰，如荧光素、生物素等。同时，寡核苷酸适配子可以变性、复性且速度快，可反复使用、长期保存。基于寡核苷酸适配子的这些优点，将适配子作为生物传感器的识别元件，制成适配子生物传感器，具有不可替代的优势。
　　 赭曲霉毒素A对多种动物具有肾脏毒性、肝脏毒性、免疫毒性、致畸毒性和致癌性。据报道，在全球范围内赭曲霉毒素对农作物的污染都比较严重、它广泛存在于谷类、豆类、花生、香料、干果和咖啡豆中、在饮料中（例如啤酒、葡萄酒和葡萄汁）也已经检测到OTA。随着人们对食品健康和安全的高度重视，世界各地均重视赭曲霉毒素A的检测和控制。传统的检测方法有:薄层层析法、高效液相—荧光检测法、毛细管电泳—二极管阵列检测法、液相—质谱联用法和胶体金免疫层析技术等。传统的方法存在成本高、耗时长的缺点，而赭曲霉毒素A一般都很低，因此建立简单、灵敏、廉价的检测方法显得极为迫切。
　　 鉴于此，本文着重基于氧化石墨烯为基底，通过荧光方对赭曲霉毒素A进行检测和通过氧化石墨烯构建对葡萄糖有响应的生物传感器，具体研究内容如下:
　　 1.氧化石墨烯对修饰有荧光基团的适配子具有荧光猝灭的能力，而对适配子和赭曲霉毒素A特异性结合的大分子不具有此能力，利用这一特性实现对赭曲霉毒素A的特异性检测。首先选择合适的荧光猝灭基底，研究最佳测定条件，在该条件下通过荧光增强的强度对目标物进行检测，建立一种测定赭曲霉毒素A的新型传感器。通过选择合适的保护剂来降低氧化石墨烯对赭曲霉毒素A的吸附，提高检测方法的灵敏性和准确性。利用该方法建立的传感器对红酒等实际样品进行检测。
　　 2.在玻碳电极上层层组装氧化石墨烯与镍盐，电化学扫描至-1.4V，一步法还原氧化石墨烯，生成石墨烯与氢氧化镍层层组装的新型材料，因为石墨烯有较大的比表面积和优越的导电性能，所以该材料比裸玻碳电极具有更好的导电性能，具有一定的应用前景

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 纳米材料概述

1．2 碳纳米材料

1．2．1 碳纳米管

1．2．2 石墨烯

1．2．3 其它碳材料

1．3 适配子概述

1．4 赭曲霉毒素A

1．4．1 赭曲霉毒素A的特点与危害

1．4．2 赭曲霉毒素A的结构及理化性质

1．4．3 赭曲霉毒素A检测方法的研究进展

1．4 课题的提出及主要内容

第二章 基于氧化石墨烯为基底荧光法检测赭曲毒霉素A

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 主要实验仪器

2．2．3 氧化石墨烯的制备

2．2．4 氧化石墨烯最佳溶度的选择

2．2．5 氧化石墨烯稳定性的探讨及干扰物质的定性分析

2．2．6 赭曲毒霉素A的检测

2．2．7 金属离子的影响

2．2．8 干扰物质的选择性与干扰性探讨

2．2．9 保护剂浓度的探讨

2．2．10 基于PVP保护的氧化石墨烯测定赭曲毒霉素A

2．2．11 实际样品中赭曲毒霉素A测定

2．3 结果与展望

第三章 层层组装合成石墨烯-氢氧化镍复合材料

3．1 前言

3．2 实验材料及方法

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验过程

3．3 结果与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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