層層累積技術結合導電聚合物和納米材料構建葡萄糖生物傳感器.pdf

1、糖尿病是危害人類健康的嚴重疾病之一,并且以極快的速度增長。評估糖尿病的客觀指標是人體中血糖的含量,控制血糖濃度,關鍵在于嚴格限制糖尿病人從食物中攝入過多的葡萄糖,因此,建立一種快速、高效、低成本的檢測食品中的葡萄糖的方法十分必要。導電聚合物因其電導率高、比表面積大和比重輕等特點備受人們關注,而納米材料具有大的比表面積和特殊的物理性質,二者均在生物傳感器領域有著廣泛的應用。本文以導電聚合物和納米材料作為增大電信號和固定葡萄糖氧化酶(Glu

2、cose oxidase,GOD)的基質,通過層層累積技術(Layer-by-Layer,LBL)和電聚合方法構建了檢測葡萄糖的電化學生物傳感器。并對這些傳感器進行了一系列性能的研究,如響應速度、檢測線性范圍、檢測限、穩(wěn)定性、實際樣品檢測等。
　　 本研究的內容主要包括以下幾個部分:
　　 1.基于聚丙烯胺(Poly(allylamine),PAA)/聚苯乙烯磺酸鈉(Poly(sodium4-styrenesulfona

3、te),PSS)和金納米粒子(Gold nanoparticlcs,GNPs)/鉛納米線(Pb nanowires,PbNWs)構建葡萄糖生物傳感器。將聚丙烯胺和聚苯乙烯磺酸鈉交替沉積到電極表面后浸在金納米粒子、鉛納米線、葡萄糖氧化酶復合物溶液中。用此修飾后的電極為工作電極檢測葡萄糖,并對該傳感器的各項性能指標進行了優(yōu)化。該傳感器的響應時間少于5秒,檢測線性范圍在0.1mmol/L到6.0mmol/L,四周之后其活性仍為原來的90％,并

4、且表現出良好的選擇性。
　　 2.構建基于層層累積技術和聚吡咯(Polypyrrole,PPY)/二氧化鈦(Titaniumdioxide,TiO2)納米復合物/雙酶系統的葡萄糖生物傳感器。聚吡咯/二氧化鈦納米復合物能夠很好的增強傳感器的電流信號,雙酶系統可以進一步提高檢測葡萄糖的靈敏度。該傳感器的響應時間在6秒之內,線性范圍0.04mmol/L到4.2mmol/L,檢測限為0.3μmool/L,該傳感器的重復性好,并能用于實際

5、樣品檢測。
　　 3.構建基于層層累積技術結合聚苯胺(Polyaniline,PANI)/聚鄰氨基苯酚(Poly(o-aminophenol),POAP)/普魯士藍(Prussian blue,PB)的葡萄糖生物傳感器。聚苯胺和聚鄰氨基苯酚結合后的導電性優(yōu)于單一聚合物的導電性。優(yōu)化了該傳感器的實驗電壓、溫度、酶的負載量、酸度等條件,該傳感器響應時間少于6秒,檢測線性范圍為0.25mmol/L到50mmol/L,最低檢測限為0.0

6、05mmol/L。此外,該傳感器還顯示出優(yōu)越的抗干擾能力和穩(wěn)定性。
　　 4.構建基于殼聚糖(Chitosan,CS)/多壁碳納米管(Multi-walled carbonnanotubes,MWCNTs)和聚吡咯/二氧化鈦納米復合物的葡萄糖生物傳感器。將二氧化鈦納米復合物分散在聚吡咯溶液中,增大了聚吡咯的導電性。殼聚糖/多壁碳納米管和聚吡咯/二氧化鈦納米復合物不僅增加了電流響應,而且是葡萄糖氧化酶良好的載體,可以很好的保留了葡

7、萄糖氧化酶的活性。該傳感器響應時間少于5秒,檢測線性范圍在6.2x10-6mol/L到1.0×10-3mol/L,檢測限為3.5×10-6mol/L。該傳感器已經成功運用到實際樣品的檢測。
　　 5.構建了金納米粒子/多壁碳納米管/聚吡咯生物復合材料修飾電極的電流型葡萄糖生物傳感器。該傳感器的線性范圍為5μmol/L到12mmol/L、最低檢測限為0.1μmol/L、檢測0.05mmol/L葡萄糖的相對標準偏差(Relative