基于纳米复合材料构建电流型免疫传感器和过氧化氢生物传感器的研究

摘要

生物传感器是极具发展潜力的学科领域，随着生物传感器在食品、医药、环境等领域应用范围的扩大，对其提出了更高的要求，未来传感器的应用前景主要表现在以下四个方面：体积小型化、功能多样化、市场化、智能化与集成化。然而，传感器的灵敏度，检测限和稳定性等因素制约着传感器的发展。本文正是基于以上考虑，制备了基于纳米复合材料构建的电流型生物传感器，以望在灵敏度和稳定性上提高传感器的性能。本文主要研究内容如下：　　 1.基于层层自组装半胱氨酸/纳米普鲁士蓝构建人绒毛膜促性腺激素免疫传感器的研究：利用静电吸附作用在金电极表面层层自组装半胱氨酸/纳米普鲁士蓝双层结构({NPB/L-cys}2)，利用电沉积技术在其表面电聚合一层纳米金，而后将人绒毛膜促性腺激素固定于纳米金上，最后用血红蛋白封闭其非特异性活性位点，制得人绒毛膜促性腺激素免疫传感器。本文利用双层纳米普鲁士蓝作为免疫反应的氧化还原探针，血红蛋白代替牛血清白蛋白作为封闭剂，由于双层纳米普鲁士蓝和血红蛋白对过氧化氢良好的电催化还原，免疫反应明显得到放大，并进行了对比实验，结果表明免疫传感器的灵敏度明显得到提高。利用电子透射显微镜对纳米粒子进行了表征，采用循环伏安法对电极的修饰过程和性能进行了表征。结果表明，该免疫传感器测得人绒毛膜促性腺激素的线性范围为0.5-10.0 mIU/mL和10.0-200.0 mIU/mL，检测下限为0.2 mIU/mL。此外，该传感器还具有制备简单、灵敏度高、稳定性好、寿命长等优点。　　 2.基于导电聚合物-碳纳米管复合材料构建电流型人绒毛膜促性腺激素免疫传感器的研究：本文采用纳米金(GNPs)和聚2,6-二氨基吡啶/碳纳米管复合纳米材料(pPA/MWNTs)构建了一种新型的电流型人绒毛膜促性腺激素免疫传感器(HCG)。pPA/MWNTs复合材料采用在MWNTs表面电聚合2,6-二氨基吡啶而制成，GNPs用于在该复合材料表面固定HCG抗体。采用循环伏安法，电子隧道扫描显微镜对电极的制备过程和电极的性能进行了研究。由于MWNTs修饰的电极表面具有大的比表面积，可以增加pPA的固定量，另一方面由于碳纳米管特殊的碳结构及良好的导电性，可以增强的pPA的氧化还原性。因此pPA和MWNTs组成的复合物，具有协同作用可以大大增强电极表面的电子传输，又可以作为免疫反应的氧化还原探针。此外，纳米金具有良好的导电性和生物兼容性，制备的电极在1.0-10.0 mIU/mL和10.0-160.0 mIU/mL范围内成线性关系，检测下限为0.3 mIU/mL，此外该传感器还表现出良好的稳定性和重现性。　　 3.基于花状聚合物-铜纳米复合材料构建电流型过氧化氢生物传感器的研究：通过在金电极表面电聚合2,6-二氨基吡啶和硫酸铜的混合溶液制得花状聚合物-铜复合纳米材料(pPA-FCu)，而后在其表面修饰由壳聚糖-二氧化锆-纳米金组成的有机无机复合材料(ZrO2-CS-AuNPs)，最后将辣根过氧化物酶(HRP)固定于该有机无机复合材料上，制得HRP/ZrO2-CS-AuNPs/pPA-FCu/gold electrode生物传感器。利用紫外吸收光度法，电子扫描显微镜，循环伏安法，计时电流法和交流阻抗法考察了电极的组装过程，电化学特征及性能。实验结果表明，pPA-FCu复合纳米材料不但具有良好的电化学氧化还原电活性，而且对过氧化氢有很好的电化学催化作用。而ZrO2-CS-AuNPs复合材料具有好的成膜性，稳定性和良好的生物兼容性。因此该传感器在7.8×10-7-3.7×10-3mol/L范围内有良好的线性关系，检出限为3.2×10-7mol/L(S/N=3)。此外，还研究了其米氏常数为0.32 mmol/L，表现出良好的亲和性。由于该生物传感器表现出良好的分析性能，稳定性和选择性，在实际样品测定中有潜在的应用价值。

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第一章 绪论

1.1生物传感器

1.2纳米复合材料

1.3本论文设计方案和主要工作

第二章 基于层层自组装半胱氨酸/纳米普鲁士蓝构建人绒毛膜促性腺激素免疫传感器的研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3.结果与讨论

2.4.小结

第三章 基于导电聚合物-碳纳米管复合材料构建电流型人绒毛膜促性腺激素免疫传感器的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4.小结

第四章 基于花状聚合物-铜纳米复合材料构建电流型过氧化氢生物传感器的研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4小结

参考文献

作者部分相关论文题录

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