纳米增强型电化学酶生物传感器的研究

论文摘要

近年来，纳米材料在生物传感器领域中有着广泛的应用，已成为研究热点之一。本论文是将纳米技术与生物电化学有机的结合起来，通过研制了几种不同的纳米材料以及不同处理方法的纳米材料，并将这些材料组装修饰到电极表面，制成对H2O2有快速灵敏响应的H2O2生物传感器，并对其性能进行初步研究。主要内容有以下几个部分：1.采用两相水热法合成了一种Si掺杂的TiO2纳米复合材料，同时用SEM，XRD，UV-Vis，IR对此纳米粒子进行表征，此种合成方法简单，方便。结果表明，在纳米TiO2中掺杂了Si后，不改变TiO2的晶型，但随着Si掺杂量的增加，其粒径减小。同时，用合成的Si掺杂的TiO2纳米材料修饰在玻碳电极上，制备了一种对色氨酸有良好响应的传感器。实验表明修饰了Si掺杂的TiO2纳米材料的玻碳电极比裸玻碳电极和修饰了纯TiO2的电极具有更大的响应信号，说明这种材料有利于增强传感器的电化学性能。在实验优化的条件下，测得此传感器的线性范围为1.0×10-6-4.0×10-4mol/L（r=0.993），检测限为5.8×10-7mol/L（S/N=3）。并且此传感器具有制作简单，重现性好，稳定性高的优点，同时也成功的应用在药物样品中色氨酸的检测。2.运用所合成的Si掺杂的TiO2纳米材料（TiO2:0.2Si）和壳聚糖的复合材料用作固定基质，制备了一种对H2O2有良好响应的生物传感器。并考察了Si掺杂比例及合成条件对传感器性能的影响，对实验条件进行了优化。结果表明，在纳米TiO2中掺杂了Si有利于增加材料的生物相容性，从而使传感器的性能得到改善。3.纳米ZrO2粒子和壳聚糖复合材料为固定基质，制成了一种对H2O2有良好响应的生物传感器。并且研究了温度对纳米ZrO2粒子性质以及所制成的生物传感器性能的影响。实验结果可得：退火处理有利于增加纳米材料的导电性和催化活性，在所考察的温度范围内，600°C退火处理的纳米ZrO2性能最佳，其修饰的传感器的响应灵敏度较高，检测限较低。此传感器的线性范围5.0×10-6M-9.5×10-3M，检测限5.0×10-7M，响应时间小于10s，Km=6.07mM。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 生物传感器的分类
• 1.2 酶生物传感器
• 1.3 酶的固定化方法
• 1.3.1 酶的固定化载体研究进展
• 1.3.2 酶生物传感技术中生物分子固定化新方法
• 1.4 辣根过氧化物酶的介绍
• 1.5 纳米材料
• 1.5.1 纳米粒子制备
• 1.5.2 纳米颗粒在生物传感器中的应用
• 1.6 本论文的研究意义及研究内容
• 2的合成和表征'>第二章 掺杂 Si 的纳米 TiO₂的合成和表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应时间优化
• 2.3.2 X-射线衍射分析
• 2的 SEM 分析'>2.3.3 掺杂 Si 的纳米 TiO₂的 SEM 分析
• 2的 TEM 分析'>2.3.4 掺杂 Si 的纳米 TiO₂的 TEM 分析
• 2的 EDX 分析'>2.3.5 掺杂 Si 的纳米 TiO₂的 EDX 分析
• 2.4 本章结论
• 2修饰的色氨酸生物传感器的电化学性能研究'>第三章 掺杂 Si 的纳米 TiO₂修饰的色氨酸生物传感器的电化学性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器与试剂
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 2SO₄对电极吸附的处理'>3.3.1. H₂SO₄对电极吸附的处理
• 3.3.2 三种不同电极在 Trp 溶液中的 CV 比较
• 3.3.3 pH 的优化
• 3.3.4 扫速的影响
• 2/GC 电极的电化学性能的研究'>3.3.5 Si-TiO₂/GC 电极的电化学性能的研究
• 2/GC 电极重现性和稳定性的研究'>3.3.6 Si-TiO₂/GC 电极重现性和稳定性的研究
• 3.3.7 干扰实验的测定
• 3.3.8 药物样品中色氨酸的测定
• 3.4 本章结论
• 2修饰的过氧化氢生物传感器的电化学性能研究'>第四章 掺杂 Si 的纳米 TiO₂修饰的过氧化氢生物传感器的电化学性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器与试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 2纳米粒子的紫外光谱分析'>4.3.1 水热 24 h 合成的不同比例的 Si 掺杂的 TiO₂纳米粒子的紫外光谱分析
• 2纳米粒子的红外光谱分析'>4.3.2 水热 24 h 合成的不同比例的 Si 掺杂的 TiO₂纳米粒子的红外光谱分析
• 2/CHI/HRP 传感器上的条件优化实验'>4.3.3 ITO/Si-TiO₂/CHI/HRP 传感器上的条件优化实验
• 2粒子修饰的ITO/Si-TiO₂/CHI/HRP 传感器上的直接电化学行为研究'>4.3.4 水热时间为 24 h 合成的 Si/Ti 40%的纳米 Si-TiO₂粒子修饰的ITO/Si-TiO₂/CHI/HRP 传感器上的直接电化学行为研究
• 4.4 本章结论
• 2/CHI/HRP 的过氧化氢生物传感器的电化学性能研究'>第五章 ITO/纳米 ZrO₂/CHI/HRP 的过氧化氢生物传感器的电化学性能研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验仪器与试剂
• 5.2.2 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 2/CHI/HRP 传感器上 HRP 的直接电化学行为'>5.3.1 ITO/ZrO₂/CHI/HRP 传感器上 HRP 的直接电化学行为
• 2修饰传感器的比较'>5.3.2 不同温度下退火的纳米 ZrO₂修饰传感器的比较
• 2的 XRD 表征'>5.3.3 不同温度退火的纳米 ZrO₂的 XRD 表征
• 2的电镜表征'>5.3.4 不同温度退火的纳米 ZrO₂的电镜表征
• 2修饰的 H₂O₂传感器的电化学性能'>5.3.5 600°C 退火的 ZrO₂修饰的 H₂O₂传感器的电化学性能
• 5.4 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间出版或公开发表的论著、论文
• 致谢