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无机纳米材料应用于新型电流型酶生物传感的研究

作　者: 付萍
导　师: 柴雅琴
学　校: 西南大学
专　业: 无机化学
关键词: 电流型酶传感器纳米普鲁士蓝纳米聚苯胺纳米金纳米铂
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生物传感器是近年来发展起来的一项新型分析测量技术,它是结合了医学、物理、化学、生物等多学科的综合研究。同时,由于其具有成本低、灵敏度高、制备简单的优点,生物传感器在临床医学、环境检测和食品工业等领域有着重要的应用。自1967年第一支葡萄糖氧化酶传感器诞生以来,酶传感器的发展就越来越受到人们的关注并已用于多种成分的测定。而在酶传感器的研究中,酶的固定化以及固定于电极表面的酶的催化反应过程等都是是关键的环节,对酶传感器的灵敏度、选择性、寿命等有直接影响。本文正是从酶的固定化以及酶催化过程的研究和改进出发,将无机纳米粒子或有机无机复合纳米材料应用于酶传感器,从而构建了多种酶传感器。本文的主要研究工作分为三部分：1.基于壳聚糖-纳米金／纳米普鲁士蓝／L-半胱氨酸修饰的葡萄糖传感器的研究首先在金电极表面修饰带正电荷的L-半胱氨酸,再利用静电吸附作用固定普鲁士蓝纳米颗粒(nano-PB),然后利用壳聚糖-纳米金复合膜将葡萄糖氧化酶(GOD)固定于修饰电极表面,制成新型的葡萄糖传感器。通过交流阻抗技术(EIS),循环伏安法(CV)和计时电流法考察了电极的电化学特性。在优化的实验条件下,该传感器在葡萄糖浓度为3.0×10-6～1.0x10-3 mol/L范围内有线性响应,检测下限为1.6×10-6 mol/L。此外该传感器具有响应快、稳定性好和选择性良好的特点,能有效排除常见干扰物质如抗坏血酸、尿酸等对测定的影响。2.基于壳聚糖复合膜／纳米铂／纳米聚苯胺修饰的电流型过氧化氢传感器的研究在金电极表面修饰一层具有良好导电性和高比表面积的纳米聚苯胺膜(nano-PANI),然后将纳米铂(PtNP)分散在纳米聚苯胺膜中,最后利用壳聚糖-纳米金复合膜将辣根过氧化氢酶(HRP)固定于修饰电极表面。通过扫描电镜考察了纳米聚苯胺膜的修饰过程,并利用交流阻抗技术,循环伏安法和计时电流法考察了电极的电化学特性。在优化的实验条件下,该传感器在过氧化氢(H202)浓度为1.4×10-5-1.5×10-2 mol/L范围内有线性响应,检测下限为7.2×10-6 mol/L,米氏常数为1.28mmol/L。此外该传感器具有响应快、稳定性好和选择性良好的特点,能有效排除常见干扰物质如抗坏血酸、尿酸等对测定的影响。3.以纳米金与碳纳米管掺杂的壳聚糖复合膜为固定基质的高灵敏度的葡萄糖传感器的研究复合材料由于其往往发挥各种成分材料的优点具有非常优异的性能,得到了广泛的研究和快速的发展。本文将纳米金与碳纳米管共同与壳聚糖进行掺杂,制得导电性好、比表面积高的壳聚糖复合膜,并且兼具有生物兼容性好、易成膜性的优点。以此复合膜为基质,进一步修饰纳米铂,然后固定葡萄糖氧化酶,制得高灵敏度的葡萄糖生物传感器。实验数据证明壳聚糖复合膜有效地增加了电极的有效面积并具有较好的导电性,制得的传感器对葡萄糖具有较高的响应灵敏度以及较低的检测下限,同时具有较好的选择性。在优化条件下,该传感器对葡萄糖的现行相应范围为6.0×10-7-3.5×10-3 mol/L,检测限为1.9×10-7 mol/L,同时酶催化动力学参数米氏常数为0.39 mmol/L。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 生物传感器简介  8
  1.2 电化学酶生物传感器概述  8-10
  1.3 生物组分的固定  10
  1.4 纳米材料在生物传感器中的应用  10-11
  1.5 本论文创新点  11-13
第二章基于壳聚糖-纳米金/纳米普鲁士蓝/L-半胱氨酸修饰的葡萄糖传感器的研究  13-23
  2.1 实验部分  13-15
  2.2 结果与讨论  15-22
  2.3 结论  22-23
第三章基于壳聚糖复合膜/纳米铂/聚苯胺纳米纤维修饰的电流型过氧化氢传感器的研究  23-31
  3.1 实验部分  24-25
  3.2 结果与讨论  25-30
  3.3 结论  30-31
第四章以纳米金与碳纳米管掺杂的壳聚糖复合膜为固定基质的高灵敏度的葡萄糖传感器的研究  31-38
  4.1 实验部分  31-32
  4.2 结果与讨论  32-37
  4.3 结论  37-38
参考文献  38-43
作者部分相关论文题录  43-44
致谢  44

无机纳米材料应用于新型电流型酶生物传感的研究

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