纳米材料在新型酶传感器中的应用研究

论文摘要

纳米材料具有大的比表面积、高的表面活性、强吸附能力及高催化效率等优异特性,可在增加生物分子（酶、抗原或抗体等）的吸附量和稳定性的同时提高生物分子（酶）的催化活性,使传感器的响应灵敏度得到提高。本研究论文通过发展新型的生物纳米材料并将其应用于生物分子的固定,以达到提高传感器灵敏度的目的。以此为出发点分别研制出一系列新型酶传感器。1.研制了一种以多壁碳纳米管（MWCNTs）,纳米CeO2,壳聚糖（CHIT）有机-无机复合膜作为固定基质的酶生物传感器。该复合膜结合了无机多壁碳纳米管（MWCNTs）,纳米CeO2和有机材料CHIT的优点,固定的辣根过氧化物酶（HRP）更好的保持了其生物活性（第2章）；2.以多壁碳纳米管为模板,利用简单的电沉积法合成了花状的纳米ZnO,直接得到了MWCNTs/ZnO复合膜,这种结构有效地增加了电极的面积,使酶高效地固定在电极表面。MWCNTs和纳米ZnO的协同效应极大地提高了生物传感器的性能。同时此法将纳米材料的制备和固定结合起来,操作简单（第3章）；3.用电沉积法制备了铂纳米线阵列并用于固定尿酸酶研制了一种新型尿酸酶传感器。利用铂纳米线阵列有效的表面积和对尿酸的氧化产物H2O2直接电催化性,实现尿酸酶与电极之间直接电子传递。制成的传感器具有较高的灵敏度、较宽的线性范围和较低的检测下限（第4章）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪言
• 1.1 酶传感器
• 1.1.1 电化学酶传感器
• 1.1.2 光化学酶传感器
• 1.2 酶的固定化技术
• 1.3 纳米材料在酶传感器中的应用
• 1.3.1 纳米材料的性质与制备
• 1.3.2 纳米材料的应用
• 1.4 本研究工作的构思
• 第2章 多壁碳纳米管和纳米氧化铈修饰的过氧化氢传感器的研制
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂与仪器
• 2.2.2 MWCNTs的处理
• 2/MWCNTs/CHIT溶液的制备'>2.2.3 CeO₂/MWCNTs/CHIT溶液的制备
• 2O₂传感器的制备'>2.2.4 H₂O₂传感器的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 多壁碳纳米管的表面形态
• 2.3.2 循环伏安行为
• 2.3.3 酶电极制备条件的优化
• 2.3.4 测量条件的优化
• 2.3.5 电极性能
• 2.3.6 应用
• 2.4 小结
• 第3章 基于电沉积氧化锌纳米花于碳纳米管膜电极上的过氧化氢生物传感器的研制
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 电极的修饰
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 MWCNTs/ZnOnano膜的微观形态
• 3.3.2 酶电极制备条件的优化
• 3.3.3 测量条件的优化
• 2O₂传感器的性能'>3.3.4 H₂O₂传感器的性能
• 3.4 小结
• 第4章 铂纳米线阵列用于尿酸生物传感器的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 铂纳米线阵列的制备
• 4.2.3 Uricase修饰的铂纳米线电极阵列的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 铂纳米线阵列的形貌表征
• 4.3.2 铂纳米线电极阵列表面积的估算
• 4.3.3 循环伏安行为
• 4.3.4 制备条件的优化
• 4.3.5 测量条件的选择
• 2O₂的响应性能'>4.3.6 电极对H₂O₂的响应性能
• 4.3.7 电极对尿酸的响应性能
• 4.3.8 抗干扰实验
• 4.3.9 传感器的稳定性
• 4.3.10 实际样品分析
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录