硒化物纳米材料的制备及其在生物传感器中的应用

论文摘要

本文使用水热合成法,制备了Ag2Se、PbSe与ZnSe三种硒化物纳米粒子。在制备过程中对纳米粒子的表面进行修饰,使其在水体系中具有很好的分散性和生物相容性。使用TEM、SEM、XRD、EDS、XPS、UV-Vis、FT-IR等对产物进行了表征,探讨了它们的形成机理,并对制备的硒化物纳米粒子在生物传感器方面的应用进行了初步探究。（1）以AgNO3,KI,PVP形成的配合物[PVP（AgmIn）]～（（n-m）-）（n≧m）为前驱体与Na2SeSO3在180℃条件下水热反应20小时,制备了单分散Ag2Se纳米粒子。透射电镜和扫描电镜测试显示制备的Ag2Se为大米粒状,长约为60-80nm,宽约为30-40nm。配合物[PVP（AgmIn）]～（（n-m）-）对控制Ag2Se晶核的生成速度和生长方向起到了至关重要的作用,使得在高浓度PVP条件下可以制备出尺寸均一、大米粒状的Ag2Se纳米粒子。通过XPS和FT-IR的检测证实PVP与Ag2Se纳米粒子间以配位键形式的结合,并表明在Ag2Se纳米粒子表面有大量PVP存在。利用PVP中C=O与DNA分子中-NH2易于形成氢键,将制备的PVP修饰的Ag2Se纳米粒子作为DNA探针的标记物用于电化学溶出检测DNA。用该方法对对互补序列、三碱基错配及非互补序列DNA的控制表明,PVP修饰的Ag2Se对互补的20碱基PEP基因片段具有很好的选择性,其检测的线性范围为1.0×10-12～1.0×10-8mol·L-1,检测限为2.3×10-13mol·L-1。（2）在表面活性剂CTAB存在的条件下,Pb（CH3COO）2与NaHSe在去离子水中于150℃条件下水热反应24小时制备了PbSe纳米粒子。XRD显示制备的PbSe为立方晶型,TEM显示PbSe纳米粒子粒径大约40nm。FT-IR检测证实了CTAB在PbSe纳米粒子表面的存在。PbSe-CTA+使得PbSe纳米粒子表面带正电性,通过与DNA中的-COO-的负电性的静电作用,将制备的PbSe纳米粒子标记寡核苷酸制成了新型的DNA探针。用该方法对对互补序列、三碱基错配及非互补序列DNA的控制表明,CTAB修饰的PbSe对互补的18碱基CaMV35S基因片段具有很好的选择性,其检测的线性范围为5.0×10-12 mol·L-1到5.0×10-7mol·L-1,检测限为6.1×10-13mol·L-1。（3）以生物分子L-谷氨酸辅助水热法合成了ZnSe纳米粒子。XRD检测显示制备的ZnSe为立方晶型,TEM图像表明制备的ZnSe为尺寸在100纳米左右的球形粒子。制备过程中,生物分子L-谷氨酸,起到了配位剂和生物分子模板的作用。FT-IR检测表明,ZnSe纳米粒子表面吸附有L-谷氨酸,谷氨酸作为ZnSe纳米粒子与DNA分子的连接物,使ZnSe纳米粒子标记于DNA分子上。将ZnSe纳米粒子标记于合成的5’端氨基修饰的寡聚核苷酸片段上,制成具有电化学活性的ZnSe纳米粒子标记DNA探针。测定目标DNA的线性范围为1.0×10-11至1.0×10-7mol/L,检测限为4.7×10-12mol·L-1。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 纳米晶结构形貌与性能的关联
• 1.1.1 光学性能
• 1.1.2 磁学性能
• 1.1.3 力学性能
• 1.1.4 场发射性能
• 1.2 低维纳米晶形貌和结构的控制
• 1.2.1 自发生长
• 1.2.2 引入固液面生长
• 1.2.3 模板法
• 1.2.4 过饱和条件
• 1.2.5 表面修饰剂
• 1.3 纳米材料表面的修饰
• 1.3.1 纳米颗粒表面的物理修饰
• 1.3.2 纳米颗粒表面的化学修饰
• 1.4 硒化物纳米材料的制备
• 1.5 半导体纳米粒子在DNA 标记中的应用
• 1.6 本课题的提出和研究内容
• 第二章 水热合成法制备单分散硒化银纳米粒子及其在生物电化学中的应用
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验仪器和试剂
• 2Se 纳米粒子的制备与表征'>2.1.2 Ag₂Se 纳米粒子的制备与表征
• 2.1.3 电化学检测
• 2.2 结果讨论
• 2Se 的制备与表征'>2.2.1 单分散Ag₂Se 的制备与表征
• 2.2.2 电化学探测目标DNA
• 2.3 本章小结
• 第三章 水热合成法制备十六烷基三甲基溴化铵修饰的硒化铅纳米粒子及其在生物电化学中的应用
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验仪器和试剂
• 3.1.2 PbSe 纳米粒子的制备与表征
• 3.1.3 PbSe-DNA 纳米结合物的制备
• 3.1.4 电化学检测
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 PbSe 纳米颗粒的制备与表征
• 3.2.2 电化学探测目标DNA
• 3.3 本章小结
• 第四章 水热条件下生物分子辅助法制备硒化锌纳米晶及其在寡核苷酸标记上的应用
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验仪器和试剂
• 4.1.2 ZnSe 纳米粒子的制备与表征
• 4.1.3 电化学检测
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 硒化锌纳米的制备与表征
• 4.2.2 电化学探测目标DNA
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表和待发表的相关学术论文题录