基于聚合物生物纳米复合材料的电化学生物传感研究

论文摘要

生物活性分子的固定是研制生物传感器的关键环节,寻找简便有效的固定方法以及研制具有高生物兼容性的固定材料,对改善生物传感性能至关重要。随着纳米技术的迅速发展,各种纳米材料已广泛用于生物传感器的研制。制备多功能纳米复合材料,并藉此研制具有高灵敏度、高选择性的生物传感方法备受关注。本文中我们制备了几种金属／金属氧化物-聚合物-酶纳米复合材料,并成功用于高敏葡萄糖生物传感和凝血酶适配体传感研究。主要工作如下：1.对电化学生物传感器的分类、生物活性物质的固定方法、纳米材料的分类和特性及其在生物传感中的应用进行了简要综述,并在此基础上提出了本论文的基本构思。2.采用一锅原位化学氧化法在含葡萄糖氧化酶（GOx）、Fe3O4-Au纳米复合材料和1,6-己二硫醇（HDT）的水相悬浊液中,通过对苯醌（BQ）的氧化作用制备了Fe3O4-Au-poly（HDT） （PHDT）-GOx新型磁性聚合物生物纳米复合材料（MPBNCs）,可高活性、高负载量地固定GOx。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜和紫外可见分光光度法表征了所制MPBNCs。采用简便有效的磁性分离/固定法将MPBNCs固定于金磁电极上,所制备的葡萄糖生物传感器灵敏度高（110μA cm-2mM-1）,检测限低（0.33μM,S/N=3）,响应时间短（<5s）,抗干扰能力强,稳定性好。该生物传感器的性能优于常规电聚合法和化学预氧化/电聚合单体法所制备的传感器。3.采用一锅原位化学氧化法制备聚多巴胺（PDA）-GOx纳米复合物,通过生化原位合成法在所制PDA-GOx纳米复合物表面修饰金纳米粒子（AuNPs）,再藉AuNPs的表面催化作用,以抗坏血酸（AA）作还原剂还原H2PtCl6为铂纳米粒子（PtNPs）,制备了新型双金属聚合物生物纳米复合材料：PDA-GOx-AuNPs-PtNPs纳米复合物。将此复合物滴干在金电极表面制备了灵敏度高（195μAcm-2mM-1）、检测限低（0.21 gM,S/N=3）、响应时间短（<5 s）、抗干扰能力强和稳定性好的葡萄糖安培传感器。4.利用原位化学氧化/生物化学合成法制备PDA-GOx-AuNPs纳米复合物,将巯基化凝血酶适配体组装固定于该复合物修饰的金电极表面,研制了凝血酶适配体传感器。其基本检测原理是基于凝血酶与其适配体的特异性结合可抑制该GOx电极的响应电流。该传感器的线性范围宽（1-40 nM）,检测限低（0.125 nM,S/N=3）,响应时间短（<10s）。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 电化学生物传感器
• 1.2 纳米材料
• 1.3 本文构思
• 第二章 基于磁性聚合物生物纳米复合材料的高性能葡萄糖安培传感器
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 小结
• 第三章 基于纳米金/铂双金属聚合物生物纳米复合材料的高性能葡萄糖安培传感器
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 小结
• 第四章 基于聚合物生物纳米复合材料的电化学适体传感器
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 附录: 硕士期间发表的相关论文
• 致谢