磁性納米粒子的電化學(xué)轉(zhuǎn)化及生物傳感應(yīng)用.pdf

1、納米粒子電化學(xué)開(kāi)辟了納米技術(shù)新方向并在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出誘人前景。納米復(fù)合材料可結(jié)合多個(gè)組分的性質(zhì)甚至表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，應(yīng)用廣泛，其合成方法和性能開(kāi)發(fā)是前沿和難點(diǎn)。磁性納米粒子基于獨(dú)特的磁力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和其它物理/化學(xué)性質(zhì)備受關(guān)注，廣泛用于分離富集及光致發(fā)熱治療腫瘤等領(lǐng)域，但其電化學(xué)拓展鮮有報(bào)道?；谄浔旧碡S富且優(yōu)異的性質(zhì)和功能，結(jié)合靈活電化學(xué)技術(shù)，可望進(jìn)一步豐富磁性材料的性質(zhì)，制備多功能磁性納米復(fù)合材料，籍此研制新型生物傳感器。在本學(xué)位論

2、文中，我們主要綜述了電化學(xué)生物傳感器、磁性納米粒子和普魯士藍(lán)的研究進(jìn)展。在這些基礎(chǔ)上，我們?cè)跍睾铜h(huán)境下采用多種電化學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化氧化鐵磁性納米粒子成為高電化學(xué)活性和催化性的普魯士藍(lán)，并結(jié)合金共沉積技術(shù)制備了普魯士藍(lán)一金復(fù)合材料，籍此研制了以磁性納米粒子為標(biāo)記物的三明治型免疫生物傳感器和免標(biāo)記型適體生物傳感器，效果滿意。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴開(kāi)發(fā)了中性水相體系中電化學(xué)轉(zhuǎn)化Fe2O3磁性納米粒子(MNPs)成為普魯士藍(lán)(PB)的新方

3、法并用于生物傳感信號(hào)放大檢測(cè)禽流感病毒。在中性的K3Fe(CN)6溶液中，在磁場(chǎng)控制下，金電極表面施加高電位觸發(fā)電化學(xué)析氧形成局部強(qiáng)酸性環(huán)境使磁性納米粒子化學(xué)反應(yīng)釋放鐵離子;接下來(lái)施加低電位電化學(xué)還原得到K4Fe(CN)6與鐵離子反應(yīng)生成普魯士藍(lán)。控制氧化電位和時(shí)間可調(diào)控普魯士藍(lán)生成速度及性質(zhì)。該方法在MNPs的磁性基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展了其電化學(xué)，在中性初始環(huán)境下進(jìn)行且空間可控地生成強(qiáng)電化學(xué)活性的普魯士藍(lán)。受此啟發(fā)，我們進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了以MNP

4、s為標(biāo)記物的三明治型免疫生物傳感器，然后基于電化學(xué)轉(zhuǎn)化MNPs標(biāo)記物生成的PB的電化學(xué)性質(zhì)高效放大信號(hào)以靈敏檢測(cè)禽流感病毒(H5N1)。該生物傳感器檢測(cè)范圍為0.0025 HAU-0.16 HAU（5μL樣品），檢測(cè)限為0.00074 HAU，比同類傳感器低了1個(gè)數(shù)量級(jí)。⑵開(kāi)發(fā)了結(jié)合MNPs電化學(xué)轉(zhuǎn)化和金電沉積技術(shù)的新法制備PB-Au納米復(fù)合物并用于高性能的安培化學(xué)傳感。首先，通過(guò)磁場(chǎng)將MNPs固定在金磁電極表面，在2 mM HAuCl

5、4，1 mM K3[Fe(CN)6]以及0.1 M K2SO4溶液中，采用開(kāi)發(fā)的電化學(xué)轉(zhuǎn)化法獲得PB，同時(shí)，在低電位過(guò)程中，電還原的金與PB均勻混合，最終獲得PB-Au復(fù)合材料。通過(guò)控制前驅(qū)體的比例可調(diào)控PB-Au納米復(fù)合物的尺寸及形貌。采用掃描電鏡技術(shù)和多種電化學(xué)技術(shù)對(duì)其形貌、電化學(xué)性能及催化性能進(jìn)行表征并與常規(guī)PB修飾電極進(jìn)行比較。PB-Au納米材料修飾的電極導(dǎo)電性好、測(cè)試穩(wěn)定性好，對(duì)H2O2還原和氧化的催化性能優(yōu)異，明顯優(yōu)于從常規(guī)

6、PB或金納米粒子修飾電極。PB-Au修飾電極傳感H2O2線性檢測(cè)區(qū)間為0.002-5.7mM，靈敏度為934μA·cm-2·mM-1，檢測(cè)下限低（72 nM），并有優(yōu)異的操作和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。⑶基于PB-Au復(fù)合膜開(kāi)發(fā)免標(biāo)記電化學(xué)適體生物傳感器。基于PB-Au納米材料的高導(dǎo)電性、協(xié)同催化特性及生物親和性，以及其表面豐富的金結(jié)合位點(diǎn)，我們?cè)趶?fù)合物表面固定巰基修飾適體并用于捕獲凝血酶。通過(guò)凝血酶對(duì)電極表面?zhèn)髻|(zhì)和導(dǎo)電性的影響，以PB的電化學(xué)活性和