基于四氧化三鐵-石墨烯復(fù)合材料的化學(xué)生物傳感器研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，多功能的新型納米復(fù)合材料由于其優(yōu)異的性能引起科研工作者的廣泛關(guān)注。四氧化三鐵(Fe3O4)納米顆粒由于其較大的比表面積、優(yōu)良的催化性及較強(qiáng)的吸附能力等性能，已經(jīng)成為用途最廣泛的磁性納米材料之一。而石墨烯自問(wèn)世以來(lái)，由于其特殊的結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的性能，在化學(xué)生物傳感領(lǐng)域成為競(jìng)相關(guān)注的焦點(diǎn)。納米顆粒和石墨烯的協(xié)同作用導(dǎo)致其復(fù)合材料具有很多獨(dú)特且優(yōu)異的物理化學(xué)特性，使金屬氧化物-石墨烯復(fù)合材料在生物分析和檢測(cè)等方面具有潛在的

2、應(yīng)用價(jià)值。本論文采用一鍋法合成Fe3O4/還原型氧化石墨烯(Fe3O4/rGO)復(fù)合材料，基于其優(yōu)良的導(dǎo)電性、催化性及吸附能力，本論文開(kāi)展了如下相關(guān)研究工作:
　　1.構(gòu)建了一種基于Fe3O4/rGO復(fù)合材料的靈敏檢測(cè)細(xì)胞外H2O2的無(wú)酶電化學(xué)傳感器。直接用Fe2+還原氧化石墨烯(GO)，在自還原的還原型石墨烯表面原位合成Fe3O4納米顆粒，以此快速簡(jiǎn)單地合成Fe3O4/rGO復(fù)合材料，并對(duì)其形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。制備了Fe3O4/r

3、GO復(fù)合材料修飾電極，利用循環(huán)伏安以及計(jì)時(shí)電流技術(shù)研究其對(duì)H2O2的電化學(xué)行為，結(jié)果表明該修飾電極在-0.3V電壓下對(duì)H2O2的還原具有高效的電化學(xué)催化性能，檢測(cè)靈敏度高達(dá)387.6μAmM-1cm-2，檢測(cè)下限為0.17μM（信噪比為3）。同時(shí)，該無(wú)酶的H2O2傳感器還具有較好的抗干擾性、可再生性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。另外，基于這些優(yōu)異的分析檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，我們將此傳感器應(yīng)用于檢測(cè)CdTe量子點(diǎn)刺激下細(xì)胞釋放的H2O2。
　　2.基于Fe3O

4、4磁性納米顆粒的仿過(guò)氧化物酶的催化活性，將Fe3O4/rGO復(fù)合材料應(yīng)用于細(xì)胞的比色分析。在H2O2存在時(shí)，F(xiàn)e3O4/rGO復(fù)合材料能催化過(guò)氧化物酶底物2，2'-聯(lián)氮-雙（3-乙基苯并二氫噻唑啉-6-磺酸）(ABTS)的氧化，生成氧化態(tài)ABTS，改變?nèi)芤侯伾e3O4/rGO復(fù)合材料可通過(guò)靜電作用結(jié)合到乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)表面，且結(jié)合時(shí)間越長(zhǎng)，細(xì)胞量越大，結(jié)合的復(fù)合材料也越多，催化ABTS后引起溶液顏色變化也越明顯。通過(guò)肉眼觀察

5、細(xì)胞表面復(fù)合材料量的不同引起的溶液顏色變化及區(qū)別，將Fe3O4/rGO復(fù)合材料成功用于細(xì)胞的比色分析。
　　3.構(gòu)建了一種快速靈敏同時(shí)檢測(cè)鳥(niǎo)嘌呤和腺嘌呤的電化學(xué)檢測(cè)平臺(tái)?；贔e3O4/rGO復(fù)合材料優(yōu)異的性質(zhì)，其修飾的玻碳電極對(duì)單獨(dú)的鳥(niǎo)嘌呤和腺嘌呤或者二者的混合物有很好的電化學(xué)催化活性，且對(duì)兩種嘌呤堿基的電化學(xué)檢測(cè)有很高的靈敏度、較寬的線性范圍及低檢測(cè)下限，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。由此實(shí)現(xiàn)了酸消解的小牛胸腺DNA中鳥(niǎo)嘌呤和腺嘌呤的