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二氧化硅球腔微电极阵列以及复合磁性纳米氧化铁的制备与应用

作 者: 周丽娟
导 师: 尹凡
学 校: 苏州大学
专 业: 药物分析
关键词: 溶胶-凝胶法 水热法 二氧化硅球腔阵列 复合磁性纳米氧化铁 血红蛋白 肌红蛋白 辣根过氧化物酶
分类号: TB383.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


微电极具有常规电极无法比拟的特点,如极高的电流密度,极短的响应时间等,但单支微电极的响应信号很微弱,通过将多支微电极并联组成的微电极阵列可解决该缺点。微电极阵列不仅能有效放大响应电流,还可保留单支微电极电化学特性,从而可在常规电化学仪器上获得满意的结果。磁性纳米粒子是一种新型的纳米材料,由于具有独特的化学和物理性能而成为研究的热点。这两种材料都由于其优越的特性而为生物传感器领域开辟了广阔的前景。本研究工作采用简单的方法制备了二氧化硅(SiO2)球腔阵列、纳米金(nano-Au)/SiO2球腔阵列以及复合磁性纳米氧化铁,并研究了这些材料在生物传感器方面的应用。研究主要内容如下:1二氧化硅球腔微电极阵列和复合磁性纳米氧化铁的制备1.1以聚苯乙烯(PS)微球阵列为模板,采用溶胶-凝胶法在氧化铟锡(ITO)电极上制备SiO2球腔阵列,并以此为模板采用电沉积法在SiO2球腔阵列底部沉积nano-Au颗粒,进一步构建二维有序超微电极阵列。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)法等研究了构建的微电极阵列的性能。1.2采用简单廉价的水热法制备单分散氧化铁磁性纳米粒(Fe3O4MNPs),然后利用溶胶-凝胶法在Fe3O4MNPs包一层SiO2制得SiO2/Fe3O4磁性纳米粒(SiO2/Fe3O4MNPs)。采用透射电镜(TEM)、室温磁滞回线等对复合纳米粒子的形貌和磁性进行了表征。2生物电化学应用2.1采用滴涂法分别将血红蛋白(Hb)和肌红蛋白(Mb)固定在SiO2球腔微电极阵列和nano-Au/SiO2球腔微电极阵列上,研究了这两种酶在微电极阵列上的直接电化学。Hb和Mb在构建的微电极阵列上均能很好地保持活性,所构建的传感器对双氧水(H2O2)均具有良好的催化作用,得到的线性关系分别为2.03×10-6~1.21×10-2 mol/L、7.31×10-6~6.90×10-3 mol/L,检出限为5.73×10-7 mol/L、9.99×10-7mol/L,米氏常数KMapp为0.266mmol/L、1.92mmol/L。结果表明固定化酶具有较高的活性,且与H2O2有较强的亲和能力。2.2将经过聚二丙烯基二甲基氯化铵(PDDA)和氯化钠(NaCl)混合溶液处理后的SiO2/Fe3O4MNPs分别与Hb和辣根过氧化物酶(HRP)混合,最后滴涂在ITO电极表面,研究了这两种蛋白质的直接电化学。这两种酶修饰电极均对H2O2响应性能好,其线性范围分别为2.03×10-6~4.05×10-3mol/L、9.15×10-6~4.11×10-2 mol/L,检出限为3.70×10-7mol/L、1.67×10-6mol/L,表观米氏常数KMapp为1.74 mmol/L、1.79 mmol/L。表明修饰在SiO2/Fe3O4 MNPs表面的酶能保持较好的活性,且对H2O2有很好的亲和性。

全文目录


中文摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-24
  1 微电极阵列  10-15
    1.1 微电极及微电极阵列简介  10-11
    1.2 微电极阵列的制备方法  11-13
    1.3 微电极阵列的应用  13-15
  2 纳米材料  15-19
    2.1 纳米材料及其性质  15-16
    2.2 磁性纳米材料特性、制备及其应用  16-19
  3 酶生物传感器  19-22
    3.1 酶的固定方法  20-22
    3.2 酶生物传感器的应用  22
  4 本论文的研究内容和意义  22-24
第二章 二氧化硅球腔微电极阵列和复合磁性纳米氧化铁的制备和表征  24-36
  1 前言  24-25
  2 实验部分  25-26
    2.1 仪器与试剂  25
    2.2 Si0_2 球腔/ITO 微电极阵列的制备  25-26
    2.3 纳米金/Si0_2 球腔修饰微电极阵列的制备  26
    2.4 Si0_2/Fe_30_4MNPs 的制备  26
  3 结果与讨论  26-35
    3.1 Si0_2 球腔/ITO 微电极阵列表面形貌以及电化学表征  26-30
    3.2 Nano-Au/Si0_2 球腔/ITO 微电极阵列表面形貌以及电化学表征  30-32
    3.3 Si0_2/Fe_30_4 MNPs 的形貌以及磁性表征  32-35
  4 总结  35-36
第三章 基于在二氧化硅球腔微电极阵列上的电化学应用  36-49
  1 血红蛋白在二氧化硅球腔微电极阵列上的直接电化学  36-42
    1.1 前言  36
    1.2 实验部分  36-37
    1.3 结果与讨论  37-42
  2 肌红蛋白在纳米金修饰二氧化硅球腔微电极阵列上的电化学应用  42-48
    2.1 前言  42
    2.2 实验部分  42-43
    2.3 结果和讨论  43-48
  3 总结  48-49
第四章 基于复合磁性纳米氧化铁的双氧水生物传感器  49-63
  1 复合磁性纳米氧化铁固定血红蛋白的电化学研究  49-55
    1.1 前言  49
    1.2 实验  49-50
    1.3 结果和讨论  50-55
  2 基于辣根过氧化酶的电流型双氧水生物传感器研究  55-62
    2.1 前言  55-56
    2.2 实验部分  56
    2.3 结果和讨论  56-62
  3 总结  62-63
第五章 结论与展望  63-64
  1 结论  63
  2 展望  63-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间发表论文  68-69
致谢  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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