贵金属纳米粒子的制备及其传感分析应用

论文摘要

不同形状的贵金属纳米颗粒具有特殊的物理、化学性质,在材料科学、光学生物传感、生物医学诊断和抗癌药物开发及疾病治疗等方面存在着巨大的应用前景。本文主要完成了以下几方面的工作:（1）通过对贵金属纳米粒子制备过程进行研究,采用化学还原法合成不同粒径大小的金纳米粒子以及不同摩尔组分的金银复合纳米粒子,其摩尔分数比分别为2:1, 1:1, 1:2,通过改变还原剂、稳定剂、反应温度及金属盐浓度,寻找最佳实验条件,并研究其形成机制,为制备出粒径成分可调的贵金属粒子提供依据。（2）利用晶种生长法,在两种不同的体系中制备金纳米棒,在非Ag+体系,以低溶度的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂,制备棒状金纳米粒子。在Ag+体系,以Ag+为诱导剂,以高溶度的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂,制备棒状金纳米粒子。结果表明,CTAB的浓度是金纳米棒形成过程中的决定因素,并对金纳米棒在两种不同体系下的生长机制及其光谱特性进行了探讨。（3）采用晶种生长法、利用柠檬酸钠作还原剂、硝酸银为诱导剂,制备了质地均匀、分散性较好的金纳米棒溶胶。将DTT自组装在金膜表面,修饰上金纳米棒后,再键合3-巯基丙酸,形成用于致癌基因c-Myc蛋白分子识别检测的局域表面等离子体共振（LSPR）的光学生物传感器。将组装修饰后的LSPR传感器,在EDC+DMAP的催化下,结合c-Myc单克隆抗体,其最大吸附结合量为2.8μg/mL（直径为3 mm金电极）。在传感膜表面固定c-Myc单克隆抗体后,可用于识别c-Myc重组抗原蛋白,其最大结合量为1.86μg/mL。该传感膜对c-Myc抗原蛋白在5.2×10-3—0.69μg/mL浓度范围内具有良好的线性响应性能,最低检测下限为3.1 ng/mL。该传感器可较好地用于c-Myc蛋白的定量分析,在恶性肿瘤检测和治疗方面具有重要的理论意义和应用价值。（4）采用硼氢化钠作为还原剂制备铂纳米颗粒,并同时使用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作保护剂,提高铂纳米溶胶粒子的稳定性,将制备好的铂纳米粒子与聚乙烯醇缩丁醛（PVB）的乙醇溶液混合,用溶胶-凝胶法使葡萄糖氧化酶（GOD）固定于玻碳电极上,通过条件优化,完成葡萄糖电化学生物传感器（GOD-Pt/GCE）的制备。与未修饰铂粒子的电极相比,经铂纳米粒子修饰的电极可以大幅度提高传感器的催化响应电流,加速了电子传递,电化学反应具有良好的可逆性。基于葡萄糖氧化酶-铂纳米粒子修饰的葡萄糖生物传感器显示出了良好的电化学传感性能,其检测线性范围为1.60×10-52.40×10-3mol/L,检测下限达到8.00×10-6mol/L。传感器重现性与稳定性好、使用寿命较长,回收率在96.82101.29%之间,可应用于实际样品蜂蜜中葡萄糖含量的检测,在葡萄糖检测、糖尿病诊断与治疗方面具有重要理论意义和应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 贵金属纳米材料的概述
• 1.2.1 表面效应
• 1.2.2 量子尺寸效应
• 1.2.3 体积效应
• 1.2.4 宏观隧道量子效应
• 1.3 贵金属纳米材料的合成
• 1.3.1 模板法
• 1.3.2 光化学法
• 1.3.3 化学还原法
• 1.3.4 电化学法
• 1.4 贵金属纳米材料的表征
• 1.4.1 扫描电子显微镜（SEM）
• 1.4.2 透射电子显微镜（TEM）
• 1.4.3 X 射线衍射（XRD）
• 1.4.4 表面增强拉曼散射（SERS）
• 1.4.5 紫外可见光谱分析（Uv-vi）
• 1.5 局域表面等离子体共振概述
• 1.5.1 SPR 分子识别原理及其应用
• 1.5.2 基于贵金属纳米粒子的LSPR 光学特性
• 1.6 贵金属纳米粒子光学响应模型理论
• 1.7 贵金属纳米粒子的表面修饰方法
• 1.7.1 表面物理吸附法
• 1.7.2 表面化学修饰法
• 1.8 贵金属纳米材料的光学传感分析应用
• 1.8.1 贵金属纳米粒子在生物大分子方面的检测应用
• 1.8.2 贵金属纳米粒子在小分子检测方面的应用
• 1.8.3 贵金属纳米粒子在生物医学方面的应用
• 1.9 致癌基因 C-Myc 蛋白检测意义
• 1.9.1 C-Myc 蛋白概述
• 1.9.2 C-Myc 蛋白检测的意义
• 1.10 课题研究目的及意义
• 第二章 金、金银复合纳米的合成与调控
• 2.1 前言
• 2.2 仪器与试剂
• 2.3 实验
• 2.3.1 金纳米粒子的制备
• 2.3.2 金银复合纳米粒子的制备
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 球形金纳米粒子的制备及表征
• 2.4.2 金银复合纳米粒子的制备及表征
• 2.5 小结
• 第三章 基于金纳米棒的合成调控及应用
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂（同第二章）
• 3.2.2 晶种的合成
• 3.2.3 非Ag+体系中金纳米棒的合成
• 3.2.4 Ag+体系中金纳米棒的合成
• 3.2.5 金纳米棒的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 棒状金纳米粒子的制备及表征
• 3.3.2 不同实验条件下所制备的棒状金纳米粒子TEM 表征
• 3.3.3 不同实验条件下制备的棒状金纳米粒子紫外-可见光谱表征
• 3.4 小结
• 第四章 基于金纳米棒的致癌基因 c-Myc 蛋白的光学检 测研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 金纳米棒的制备
• 4.2.3 金电极的预处理
• 4.2.4 贵金属纳米粒子的表面修饰过程
• 4.2.5 表面修饰过程的电化学检测
• 4.2.6 修饰电极的LSPR 分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 表面修饰过程电化学分析
• 4.3.2 表面修饰过程LSPR 分析
• 4.3.3 生物分子间特异性识别
• 4.4 小结
• 第五章 基于葡萄糖氧化酶-铂纳米粒子修饰的玻碳电 极用于葡萄糖的检测
• 5.1 前言
• 5.2 实验
• 5.2.1 仪器与试剂
• 5.2.2 铂纳米粒子的制备
• 5.2.3 葡萄糖传感器的制备
• 5.2.4 检测方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 铂纳米粒子的制备条件优化
• 5.3.2 电极修饰过程循环伏安特性
• 5.3.3 铂溶胶浸泡时间的影响
• 5.3.4 GOD 用量的选择
• 5.3.5 葡萄糖传感器的响应性能
• 5.4 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的论文
• 中文详细摘要
• 英文摘要