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基于银、锌、铜纳米球/微米空心球修饰的电流型生物传感器的研究

作　者: 帅颖
导　师: 刘昌华
学　校: 西南大学
专　业: 无机化学
关键词: 金属化合物空心球葡萄糖氧化酶电化学传感器
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

从近十几年生物传感器发展历程来看,纳米材料在其中的应用是研究生物传感器的必然趋势。基于纳米材料的生物传感器的优良性能已经决定它们在信息、材料、能源、环境、生物、农业、国防等领域扮演着越来越重要的角色。纳米材料种类繁多,纷繁复杂,不同的结构决定着它们在传感器中不同的实际应用。其中空心球结构由于它们具有轻的密度和较大的比表面积而得以广泛的应用。而金属化合物空心球更因其兼备良好的催化活性和导电性在电化学中被大量研究。较轻的密度能够使得它们更好的被固定在电极表面,较大的比表面积使得它们能更多地吸附生物蛋白分子,良好的催化性能使它们能与具有催化性的蛋白分子协同作用从而提高传感器的灵敏度和检测范围,优良的导电性使得电子传递成为可能。因此,基于金属/金属化合物空心球的电化学传感器具有极大的研究价值。本文所做的具体工作如下1.基于ZnS空心球与葡萄糖氧化酶协同催化葡萄糖的拟双酶法葡萄糖传感器本次工作创新性的使用ZnS空心球(ZnSHSs)模拟过氧化氢酶与葡萄糖氧化酶协同作用检测葡萄糖。具体方法为：ZnS HSs电催化氧化酶促反应的产物过氧化氢为氧气,然后氧气循环参与上一步葡萄糖氧化酶的氧化反应。金纳米颗粒(AuNPs)和碳纳米管(CNT)被分别用作电子传递和酶固定材料。该葡萄糖氧化酶/碳纳米管/金纳米颗粒/ZnS空心球/金电极(GOx/CNT/AuNPs/ZnS HSs/GE)不仅具有较短的响应时间、较低的检测限(10μM)和较宽的检测范围(20μM-7mM),而且还兼有良好的抗干扰能力、较长的使用寿命和重现性。2.基于CuO空心微球的无酶电流型过氧化氢传感器通过电沉积的方法,在金电极表面固定一层CuO空心微球制备出一种新型的无酶电流型过氧化氢传感器。CuO空心微球用透射电子显微镜表征,证实得到目标形貌。在中性的环境下,通过循环伏安法和计时电流法来探究该修饰电极对过氧化氢的响应。实验结果显示该传感器具备良好的电催化活性,宽的检测范围(1μM到4000μM),低的检测下限(0.3μM)和重现性好,长期稳定,成本低等优点。3.基于银纳米颗粒和海藻酸钠固定血红蛋白的过氧化氢生物传感器的直接电化学研究成功制备出球状银纳米颗粒(AgNPs)通过透射电子显微镜对其表征,并将制得的银纳米颗粒与海藻酸钠(SA)共混制得凝胶状复合材料。将制得的复合材料与血红蛋白(Hb)按一定比例共沉积到金电极表面,成功构建了催化性能优越的过氧化氢生物传感器。通过使用循环伏安法和计时电流法等方法研究该传感器的电化学性能。实验证实,该生物传感器具有宽的线性范围(3×10-5-1.2×10-3mol L1)、较低的检测限(8×10-6mol L-1)、高的灵敏度、好的重现性和稳定性。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
第1章综述  9-17
  1.1 生物传感器简介  9-10
  1.2 拟生物酶纳米材料  10-12
    1.2.1 拟生物酶纳米材料的理论依据  10-11
    1.2.2 纳米材料的组成与形貌对其特性的影响  11-12
    1.2.3 拟生物酶空心球的制备方法  12
  1.3 纳米空心球在生物传感器上的应用  12-16
    1.3.1 基于金属单质空心球的生物传感器  13
    1.3.2 基于金属氧族化物空心球的生物传感器  13-15
    1.3.3 基于多金属复合空心球的生物传感器  15-16
  1.4 本文研究思路  16-17
第2章基于ZnS空心球与葡萄糖氧化酶协同催化葡萄糖的拟双酶法葡萄糖传感器  17-25
  2.1 前言  17-18
  2.2 实验部分  18-19
    2.2.1 试剂和仪器  18
    2.2.2 ZnS HSs,AuNPs和CNT@PDDA的制备  18
    2.2.3 酶电极的制备  18-19
  2.3 结果和讨论  19-24
    2.3.1 ZnS HSs和CNT的表征  19-20
    2.3.2 ZnS HSs/GE电催化氧化H_2O_2  20
    2.3.3 GOx/CNT/AuNPs/ZnS HS-GE对葡萄糖的电催化氧化  20-22
    2.3.4 GOx/CNT/AuNPs/ZnS HSs对葡萄糖的电分析研究  22-23
    2.3.5 抗干扰性和使用寿命的探究  23-24
    2.3.6 对实际血清中葡萄糖的检测  24
  2.4 结论  24-25
第3章基于氧化铜空心微球的无酶型过氧化氢传感器  25-32
  3.1 引言  25
  3.2 实验  25-26
    3.2.1 仪器和试剂  25-26
    3.2.2 合成CuO HMS  26
    3.2.3 电极的制备  26
  3.3 结果与讨论  26-31
    3.3.1 CuO HMS的电镜表征  26-27
    3.3.2 CuO HMS修饰电极的有效表面积的研究  27-28
    3.3.3 修饰电极的电化学表征  28-30
    3.3.4 重现性、稳定性和选择性的研究  30-31
  3.4 结论  31-32
第4章基于银纳米颗粒和海藻酸钠固定血红蛋白的过氧化氢生物传感器的直接电化学研究  32-38
  4.1 前言  32
  4.2. 实验部分  32-33
    4.2.1 试剂和仪器  32-33
    4.2.2 酶电极的制备  33
  4.3 结果与讨论  33-37
    4.3.1 表征AgNPs  33-34
    4.3.2 Hb/AgNPs-SA/Au电极的直接电化学行为  34
    4.3.3 Hb/AgNPs-SA/Au电极的动力学特征  34-35
    4.3.4 pH值对修饰电极电流响应的影响  35-36
    4.3.5 Hb/AgNPs-SA/Au电极对H_2O_2的响应  36-37
    4.3.6 Hb/AgNPs-SA/Au电极的重现性和稳定性  37
  4.4 结论  37-38
参考文献  38-49
作者相关论文题目  49-50
致谢  50

基于银、锌、铜纳米球/微米空心球修饰的电流型生物传感器的研究

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