学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于聚（5-醛基吲哚）功能材料的生物传感器研制及应用

作　者: 白志敏
导　师: 聂广明
学　校: 青岛科技大学
专　业: 分析化学
关键词: 电化学聚合 5-醛基吲哚碳纳米管纳米复合材料生物传感器
分类号: O657.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 1次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

导电聚合物(CPs)由于具有快速的电子转移能力、良好的特异性、较高的灵敏度和较好的生物相容性等独特优势,在生物传感器的研制中得到了广泛应用。导电聚合物不仅可以作为生物活性物质的固定载体,而且在传感元件的信号转换方面也发挥着重要的作用。导电聚合物/碳纳米管复合物(CPs/CNTs)的性能主要取决于碳纳米管与导电聚合物之间的相互作用,尤其是碳纳米管所具备的优良导电性能和较大的比表面积,能够使复合材料的电化学活性和生物兼容性得到协同提高。本论文通过电化学聚合的方法,成功制备了聚(5-醛基吲哚)及其碳纳米管复合材料,并将其应用于电化学发光和电化学免疫传感器的研制,主要内容如下：1.在乙腈体系中,利用电化学合成的方法,成功制备了一种性能优良的聚(5-醛基吲哚)膜。继而又通过在碳纳米管修饰电极上直接电化学氧化5-醛基吲哚(5FIn)单体的方法,制备了一种具有纳米结构的聚(5-醛基吲哚)/碳纳米管复合材料。循环伏安(CV)研究表明,制备的聚(5-醛基吲哚)及其碳纳米管复合物膜都具有良好的电化学与氧化还原活性。聚(5-醛基吲哚)的扫描电镜图表现为疏松多孔网状结构,而复合物膜则表现为一层由均匀且完整的纤维状颗粒构成的致密薄膜,比单纯的聚(5-醛基吲哚)膜具有更大的比表面积和更优良的电荷传输性能。这些性能有助于拓宽导电聚合物/碳纳米管复合材料在生物传感器领域中的应用,具有潜在的应用价值。2.基于导电聚(5-醛基吲哚),研制了一种信号放大型电化学发光传感器,并成功用于Ramos细胞的检测。醛基为吸电子基团,具有很强的亲核反应特性,因此氨基修饰的寡核酸链可以通过与醛基的共价键合固定到固相基质表面。适体与靶细胞之间的特异识别与高度亲和、聚(5-醛基吲哚)对电化学发光反应的猝灭作用,以及纳米金颗粒(AuNPs)对ECL探针信号的放大作用,都有利于检测灵敏度与选择性的提高。该电化学发光传感器具有较宽的检测范围,其响应信号与细胞浓度的对数值在500～1.0×105cells mL-1范围内呈线性关系,计算得到其检测限为300cellsmL-1。3.基于聚(5-醛基吲哚)/碳纳米管复合物,构建了一种免标记电化学免疫传感器,通过测定免疫反应前后电化学响应信号的变化,实现了AFP抗原的免标记检测,检测限为0.02ng mL-1。该免疫传感器制作方法简便,具有较高的灵敏度、良好的特异性和重现性。灵敏度的提高主要源于复合材料和纳米金胶的双重放大作用。纳米结构的聚(5-醛基吲哚)/碳纳米管复合物膜具有较大的比表面积和良好的生物相容性：金纳米颗粒在电化学反应中能够起到类似于电子通道或导线的作用,从而与电子传递发生协同效应。该传感器不仅为肿瘤标志物的分析检测提供了一种方便快捷的方法,同时也拓展了导电聚合物/碳纳米管复合材料在生物传感器领域中的应用范围。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章前言  11-35
  1.1 导电聚合物及其研究进展  11-13
    1.1.1 导电聚合物的简介  11
    1.1.2 导电聚合物的结构特点与分类  11-12
    1.1.3 导电聚合物的制备  12-13
  1.2 导电聚合物/碳纳米管复合材料  13-15
    1.2.1 碳纳米管的结构与性质简介  13-14
    1.2.2 导电聚合物/碳纳米管复合材料的分类  14
    1.2.3 导电聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法  14-15
  1.3 生物传感器的研究进展  15-23
    1.3.1 电化学发光传感器  17-19
      1.3.1.1 无机金属配合物类  17
      1.3.1.2 有机化合物类  17-18
      1.3.1.3 半导体纳米材料类  18-19
    1.3.2 细胞生物传感器  19-21
      1.3.2.1 基于微电极的细胞生物传感器  19-20
      1.3.2.2 基于纳米光纤的细胞生物传感器  20
      1.3.2.3 基于表面等离子体共振(SPR)的细胞生物传感器  20
      1.3.2.4 基于石英晶体微天平(QCM)的细胞生物传感器  20-21
    1.3.3 免疫生物传感器  21-23
      1.3.3.1 标记型免疫生物传感器  21
      1.3.3.2 免标记型免疫生物传感器  21-23
  1.4 基于导电聚合物的生物传感器  23-25
    1.4.1 导电聚合物生物传感器的工作原理  23
    1.4.2 生物活性物质的固定  23-24
      1.4.2.1 包埋法  23-24
      1.4.2.2 吸附法  24
      1.4.2.3 共价法  24
      1.4.2.4 交联法  24
    1.4.3 导电聚合物基生物传感器的应用  24-25
  1.5 纳米技术在生物传感器中的研究与应用  25-27
    1.5.1 金属纳米粒子的应用  25-26
    1.5.2 纳米纤维的应用  26
    1.5.3 纳米颗粒与生物条形码放大技术的结合  26-27
  1.6 论文工作提出依据及研究内容  27-29
  参考文献  29-35
第二章聚(5-醛基吲哚)及其碳纳米管复合材料的制备  35-49
  2.1 引言  35-36
  2.2 实验部分  36-37
    2.2.1 主要试剂  36
    2.2.2 电化学合成聚(5-醛基吲哚)  36
    2.2.3 碳纳米管的预处理  36-37
    2.2.4 聚(5-醛基吲哚)/碳纳米管复合材料的电化学聚合  37
    2.2.5 聚(5-醛基吲哚)及其碳纳米管复合材料的电化学性能测试  37
    2.2.6 聚(5-醛基吲哚)及其碳纳米管复合材料的形貌表征  37
  2.3 结果与讨论  37-45
    2.3.1 聚(5-醛基吲哚)的电化学聚合  37-38
    2.3.2 聚(5-醛基吲哚)的性能表征  38-40
    2.3.3 聚(5-醛基吲哚)/碳纳米管复合材料的电化学聚合  40-42
    2.3.4 聚(5-醛基吲哚)/碳纳米管复合材料的氧化还原活性  42-43
    2.3.5 聚(5-醛基吲哚)/碳纳米管复合材料的表面形态和电化学活性  43-45
  2.4 本章小结  45-46
  参考文献  46-49
第三章基于聚(5-醛基吲哚)的电化学发光传感器  49-68
  3.1 引言  49-50
  3.2 实验部分  50-54
    3.2.1 主要试剂  50-51
    3.2.2 实验仪器  51
    3.2.3 三联吡啶钌衍生物Ru(bpy)_2(dcbpy)NHS的合成  51-52
    3.2.4 纳米金颗粒(AuNP)放大的ECL纳米探针的制备  52-53
    3.2.5 电化学发光传感器的构建  53-54
    3.2.6 电化学发光检测  54
  3.3 结果与讨论  54-63
    3.3.1 S1/P5FIn/GCE的电化学表征  54-56
    3.3.2 S1/P5FIn/GCE的形貌表征  56
    3.3.3 电化学发光(ECL)探针的表征  56-59
    3.3.4 电化学发光检测条件的优化  59
    3.3.5 电化学发光方法检测Ramos细胞  59-61
    3.3.6 ECL传感器的稳定性、重现性与选择性  61-63
  3.4 本章小结  63-64
  参考文献  64-68
第四章基于聚(5-醛基吲哚)/碳纳米管复合材料的免标记电化学免疫传感器  68-82
  4.1 引言  68-69
  4.2 实验部分  69-71
    4.2.1 主要试剂  69
    4.2.2 实验仪器  69
    4.2.3 纳米金胶溶液的制备  69-70
    4.2.4 电化学免疫传感器的组装  70-71
    4.2.5 甲胎蛋白(AFP)的电化学检测  71
  4.3 结果与讨论  71-77
    4.3.1 免疫修饰电极的电化学表征  71-72
    4.3.2 免疫修饰电极的紫外-可见光谱  72-73
    4.3.3 免疫检测条件的优化  73-75
    4.3.4 AFP测定的校准曲线  75-76
    4.3.5 免疫传感器的特异性  76-77
    4.3.6 免疫传感器的稳定性和重现性  77
  4.4 本章小结  77-78
  参考文献  78-82
结论  82-83
附录论文图表索引  83-86
致谢  86-87
攻读硕士学位期间已发表或待发的学术论文目录  87-88

基于聚（5-醛基吲哚）功能材料的生物传感器研制及应用

内容摘要

全文目录

相似论文