基于納米材料構(gòu)建的過氧化氫和葡萄糖生物傳感器的研究.pdf

1、納米材料獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)，將在諸多領(lǐng)域引發(fā)變革。其中，將納米材料作為一種新型的生物傳感介質(zhì)引起了廣大生物傳感器研究者的興趣。納米材料修飾的電化學(xué)生物傳感器的研制是納米技術(shù)與生命科學(xué)的交叉。生物傳感器具有靈敏度高、選擇性好、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)快、廉價(jià)等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、臨床、食品等方面的監(jiān)測(cè)。納米材料的應(yīng)用將進(jìn)一步提高生物傳感器的性能，同時(shí)，能促進(jìn)電極與生物分子活性中心的直接電子轉(zhuǎn)移，并能保持生物分子的活性。因此，納米材料用于構(gòu)建

2、生物傳感器的研究，有利于創(chuàng)新性地建立一些新理念，是一個(gè)很有前景的領(lǐng)域。本研究工作包括以下幾部分：
　　 1.基于二氧化鋯和碳納米管協(xié)同作用的過氧化氫生物傳感器的研究
　　 利用碳納米管能促進(jìn)酶直接電子轉(zhuǎn)移及與其它納米材料之間具有協(xié)同作用的特點(diǎn)，使其制得生物傳感器有較好的性能。本實(shí)驗(yàn)將多壁碳納米管(MWNT)與二氧化鋯(ZrO2)分散于殼聚糖(CS)溶液中，制得MWNT-ZrO2-CS復(fù)合物，并將其修飾于玻碳電極表面，然后

3、于修飾電極上恒電位沉積一層疏松多空的納米金(nano-Au)，最后利用靜電吸附固定辣根過氧化物酶(HRP)，從而制得HRP/nano-Au/MWNT-ZrO2-CS/GCE修飾電極。由于納米金對(duì)HRP的強(qiáng)吸附能力和生物兼容性及MWNT和ZrO2之間的協(xié)同作用，該傳感器對(duì)H2O2表現(xiàn)出較好的催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該傳感器在7.80×10-6～9.26×10-3mol/L范圍內(nèi)對(duì)H2O2有較好的線性響應(yīng)，檢測(cè)下限為2.S×10-6mol/

4、L(S/N=3)，并具有制備簡(jiǎn)單、成本低、響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)。
　　 2.基于Cu2O-SiO2納米復(fù)合物直接催化過氧化氫的傳感器
　　 由于酶分子的一些缺陷導(dǎo)致酶?jìng)鞲衅鞔嬖谳^差的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性以及具有較低的靈敏度。為了盡可能的減小或消除這些缺陷，利用化學(xué)修飾電極(即無酶修飾電極)來實(shí)現(xiàn)對(duì)過氧化氫的直接電催化受到了研究者們的廣泛關(guān)注。這也將成為未來檢測(cè)過氧化氫的一種趨勢(shì)。我們通過水溶液法制備一種氧化亞銅-二氧化硅(Cu2O

5、-SiO2)納米復(fù)合物，并將其修飾于電極表面，直接催化過氧化氫(H2O2)，成功制得了一種無酶的過氧化氫傳感器。通過循環(huán)伏安和計(jì)時(shí)電流法考察了電極的電化學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)Cu2O-SiO2對(duì)過氧化氫有較好的催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的傳感器在H2O2濃度為3.5×10-7～7.5×10-3mol/L范圍內(nèi)有良好的線性響應(yīng)，檢測(cè)下限為1.2×10-7mol/L(S/N=3)。此外，該傳感器具有制備簡(jiǎn)單、成本低、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

6、　　 3.納米二氧化鈦與碳納米管協(xié)同作用葡萄糖生物傳感器
　　 近年來的研究表明，電子媒介體的引入能加速電子傳遞速率，但存在電子媒介體的滲漏與富積等問題，從而影響電極的穩(wěn)定性。利用納米粒子間的協(xié)同作用，并結(jié)合電沉積和吸附法的優(yōu)點(diǎn)，研制了一種新型的無電子媒介體的葡萄糖傳感器。通過循環(huán)伏安法，交流阻抗技術(shù)和計(jì)時(shí)電流法考察了電極的電化學(xué)特性。在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，該傳感器在3.0×10-6～1.45×10-3mol/L范圍內(nèi)對(duì)葡萄糖有