制备基于纳米多孔金的分子印迹膜石英微观天平传感器对胆固醇进行检测

摘要

胆固醇是人体中生命结构的重要构成物质，也是各项生命活动过程的重要参与物质。各种高发病率疾病与体内胆固醇含量有关，健身美体也需要控制胆固醇的摄入。胆固醇浓度的定量测定在临床诊断、食品检测等领域具有非常重要的意义。电化学生物传感器在目标物检测中具有很多优势，如选择性高、灵敏度高、样品用量少和体积小便于普及等，在胆固醇检测研究应用中具有重要意义。
　　分子印迹膜有非常好的稳定性、好的选择性和亲和性以及时效性，基于纳米材料，以分子印迹技术制备的胆固醇传感器结合无酶检测技术，在生物分子检测时极大了提高传感器灵敏度、精度、检出限、连续检测等方面性能。本论文以胆固醇为“印迹分子”，探究在胆固醇传感器的分子印迹膜合成中功能单体和交联剂的选择对传感器材料性能的影响。在材料合成中，将纳米多孔金负载于石英晶体金电极表面，以电聚合的方式在纳米多孔金上电聚合形成聚合膜，之后移除“印迹分子”形成对胆固醇分子具有识别效果的分子印迹膜。通过表面形貌测试，电化学测试，石英微观天平测试等表征传感器材料各方面性能。具体工作如下:
　　(1)2-疏基苯并咪唑(2-MBI)具有两个氮原子和一个硫基，半胱胺同时具有氨基和硫基。硫基可以保证和纳米多孔金非常好的结合效果，氨基也可以和胆固醇分子中羟基结合反应。2-MBI做为功能单体，半胱胺作为交联剂，引入1-正十二硫醇作为致孔剂，以电聚合的方式在纳米多孔金基体上制备分子印迹材料。在材料合成时，直接将NPG负载于石英晶体金电极表面。通过STEM表征，纳米多孔金是一种非常好的三维多孔材料，电聚合合成的分子印迹膜在NPG表面具有非常好结合效果。通过表征对胆固醇具有特异性识别作用的分子印迹膜成功合成。
　　(2)以石英微观天平作为重要表征手段，对合成的以2-MBI为功能单体的MIPs传感器材料从检测精度、检出限和线性检测范围等进行检测。对比检测葡萄糖和尿酸的检出效果，该材料对胆固醇具有特性识别效果。通过分子印迹法合成的以NPG为基的分子印迹聚合膜传感器材料，有效检出限为1.25μM至750μM，线性检出范围为30μM至700μM，线性相关系数为1。重复性测试效果较好，两周内可以保持稳定效果，在弱酸性环境中具有较好的检出效果。
　　(3)为探究氨基、硫键这两种官能团在用于识别胆固醇分子印迹膜合成时的普适性，以具有氨基、硫键和羟基的多巴胺作为功能单体，半胱胺作为交联剂，同样以电聚合的方式在NPG基体胆固醇分子检测的分子印迹膜的合成。对比以多巴胺自组装方式形成分子印迹膜的方法，探讨电聚合过程中官能团变化。通过TEM、循环伏安测试、阻抗等表征MIPs的合成。通过拉曼测试对比各种不同步骤和合成方法，可以知道电聚合过程中，发生羟基的电离，查找相关研究，电聚合过程中氨基和胆固醇分子结合生成酰胺类官能团。对比电聚合和自组装的方法，电聚合法可以形成更加均匀稳定的分子印迹膜，检测过程灵敏度和精确度提高。

目录

声明

摘要

1．1 胆固醇检测技术发展

1．1．1 胆固醇简介

1．1．2 胆固醇检测技术的发展

1．2 分子印迹技术用于胆固醇检测

1．2．1 分子印迹技术概述

1．2．2 分子印迹技术原理

1．2．3 分子印迹技术用于胆固醇传感器

1．3 石英微观天平

1．3．1 石英微观天平简介

1．3．2 石英微观天平的应用

1．4 本文主要研究内容

第2章 实验材料及研究方法

2．1 实验材料与实验仪器

2．1．1 实验材料和化学试剂

2．1．2 实验仪器和设备

2．2 纳米多孔金(NPG)制备

2．3 NPG为基电聚合MIPs制备胆固醇传感器

2．3．1 电极的处理

2．3．2 分子印迹膜的合成

2．4 胆固醇标准测试液的配制

2．5 基于NPG的MlPs胆固醇传感器材料的性能测试

第3章 以2-MBI为功能单体基于NPG的MIPs材料合成

3．1 引言

3．2 实验结果和分析

3．2．1 溶液配置

3．2．2 实验步骤

3．3 结果与讨论

3．3．1 电聚合曲线

3．3．2 NPG和修饰电极的形貌特征

3．3．3 电化学表征

3．4 石英晶体微天平对比检测

3．5 本章小结

第4章 以2-MBI为功能单体基于NPG的MIPs胆固醇传感器性能测试

4．1 前言

4．2 溶液准备

4．3 实验步骤

4．4 传感器性能检测

4．4．1 工作曲线

4．4．2 特异性实验

4．4．3 环境适应性实验

4．4．4 检出限和线性响应范围

4．4．5 重复性与再生实验

4．4．6 时效性测试

4．5 本章小结

第5章 以多巴胺为功能单体基于NPG的MIPs材料合成与传感器性能测试

5．1 前言

5．2 实验过程

5．2．1 实验溶液

5．2．2 实验步骤

5．3 结果与讨论

5．3．1 TEM测试

5．3．1 电聚合曲线

5．3．4 阻抗测试

5．3．5 识别特异性

5．3．6 重复性测试

5．4 本章小结

6．1 本文主要结论

6．2 不足与展望

参考文献

致谢