基于金屬納米顆粒修飾碳納米材料制備納米復(fù)合物構(gòu)建電化學(xué)傳感器對生化小分子多組分同時檢測的研究.pdf

1、生化小分子與人類的生命活動息息相關(guān)，由于它們參與著各種人體新陳代謝，所以可以影響身體健康。其中抗壞血酸（AA）、多巴胺（DA）、尿酸（UA）都共存于哺乳動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞間液和血液中，AA是一種體內(nèi)的抗氧化劑，DA是神經(jīng)遞質(zhì)，UA是嘌呤代謝產(chǎn)物，它們在體內(nèi)的濃度變化與一些疾病息息相關(guān)。靈敏地、選擇性地同時檢測多組分生化小分子對醫(yī)學(xué)的臨床診斷、神經(jīng)化學(xué)、生物活動機(jī)理方面都有很重要的意義。電化學(xué)傳感器具有成本低廉、容易操作、選擇性高、

2、靈敏度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，這使得其在分析化學(xué)領(lǐng)域可以應(yīng)用到生化小分子的檢測。然而，裸電極并不能有選擇性地識別生化小分子，因?yàn)樵S多生化小分子在裸電極上具有相似的氧化電位和重疊的氧化峰，所以實(shí)現(xiàn)做多組分的同時檢測比較困難。因此需要在裸的玻碳電極（GCE）上修飾具有對生化小分子區(qū)分識別功能和增加電子傳遞的表面微結(jié)構(gòu)，來構(gòu)建可以對多組分生化小分子靈敏地同時檢測的電化學(xué)傳感器。本文著重用金屬納米顆粒修飾碳納米材料制備納米復(fù)合物來修飾電極構(gòu)建電化學(xué)

3、傳感器，實(shí)現(xiàn)了對生化小分子多組分的同時檢測。具體研究如下：
　　1.基于PAMAM和Au納米顆粒修飾碳納米管和還原氧化石墨烯復(fù)合納米材料同時檢測多巴胺、抗壞血酸及尿酸
　　因?yàn)樯》肿涌箟难幔ˋA）、多巴胺（DA）和尿酸（UA）三者在裸電極上的氧化電位接近而且氧化峰有重疊，因此進(jìn)行多組分同時檢測比較困難。本文用聚（酰胺-胺）和金納米顆粒功能化還原氧化石墨烯（RGO）和多壁碳納米管（MWCNTs）形成納米復(fù)合物（RGO-P

4、AMAM-MWCNTs-AuNPs），利用3.5代PAMAM分子帶有大量羧基所提供結(jié)合生化小分子提供質(zhì)子基團(tuán)不同選擇性和RGO與MWCNTs復(fù)合成的碳納米材料作為載體修飾AuNPs所具有的良好的電化學(xué)催化活性，構(gòu)建電化學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)了對生化小分子抗壞血酸、多巴胺和尿酸多組分同時檢測的目的。RGO-PAMAM-MWCNTs-AuNPs修飾的電極對AA。DA和UA的氧化有很好的選擇性，并且解決了三種分析物氧化電位相近重疊的問題，可以得到AA。

5、DA和UA的3個完全分開的氧化峰。此工作用掃面電子顯微鏡（SEM）對RGO-PAMAM-MWCNTs-AuNPs納米復(fù)合物進(jìn)行了形貌表征。我們還優(yōu)化了一些對電化學(xué)傳感器性能有影響的幾個重要因素，比如復(fù)合物的比率和檢測的pH條件等。在最優(yōu)條件下用差分脈沖伏安法（DPV），AA。DA和UA共存下的檢測線性范圍分別是20μmol·L-1～1.8μmol·L-1,10μmol·L-1～0.32mmol·L-1,和1μmol·L-1～0.114m

6、mol·L-1，三種待測物相對應(yīng)的檢測下限依次是7μmol·L-1,3.3μmol·L-1和0.33μmol·L-1(S/N=3)。
　　2.基于氨基化PAMAM分子修飾鉑納米粒子在MWCNTs上構(gòu)建的無酶檢測葡萄糖和同時檢測抗壞血酸、多巴胺、尿酸的多重電化學(xué)傳感器
　　很多電化學(xué)傳感器可以實(shí)現(xiàn)對多巴胺（DA）、抗壞血酸（AA）、尿酸（UA）的多組分同時檢測，還有一些可以進(jìn)行葡萄糖的無酶檢測，但是少有一種簡單的材料構(gòu)建傳感器

7、可以實(shí)現(xiàn)這兩種目的。本文成功實(shí)現(xiàn)了用一個傳感器既可以進(jìn)行對多巴胺、抗壞血酸、尿酸的多組分同時檢測，還實(shí)現(xiàn)在堿性條件下對葡萄糖無酶直接檢測。該傳感器是用聚（酰胺-胺）（PAMAM）將鉑納米顆粒（PtNPs）固載到多壁碳納米管（MWCNTs）上形成的納米復(fù)合物（MWCNTs-PAMAM-PtNPs）來構(gòu)建的。PtNPs可以催化葡萄糖等生化小分子的氧化，PAMAM帶有的-NH2可以固載PtNPs并且可以避免這些納米顆粒的團(tuán)聚，并且固載的這些金

8、屬納米顆粒改善了 PAMAM分子導(dǎo)電性差的缺點(diǎn)。MWCNTs-PAMAM-PtNPs修飾的電極克服了AA、DA、UA電化學(xué)氧化峰重疊的問題，而且在pH13.0的磷酸鹽緩沖溶液（PBS）中可以對葡萄糖進(jìn)行無酶直接氧化法檢測。在pH4.0的PBS中用差分脈沖伏安法（DPV），傳感器在三組分共存體系中檢測抗壞血酸、多巴胺和尿酸的線性范圍分別為：10μmol·L-1～1110μmol·L-1,4μmol·L-1～228μmol·L-1和1μmo

9、l·L-1～97μmol·L-1，AA、DA、UA的檢測限依次是3.33,1.33,和0.33μmol·L-1(S/N=3)。此外，用循環(huán)伏安法（CV）對葡萄糖氧化進(jìn)行了考察，在0.1mol·L-1 PBS(pH13.0)中，傳感器對葡萄糖的在-0.51V的位置檢測范圍0.2～23.0mmol·L-1，葡萄糖的檢測限是0.07mmol·L-1(S/N=3)。因此，此工作設(shè)計(jì)的傳感器在有選擇性地靈敏地檢測葡萄糖的氧化和對抗壞血酸、多巴胺和

10、尿酸進(jìn)行多組分同時檢測方面具有很有前景的應(yīng)用價值。
　　3.基于原位生成的銅納米顆粒修飾的羧基化多壁碳納米管構(gòu)建同時檢測抗壞血酸、多巴胺、尿酸的電化學(xué)傳感器
　　一些傳統(tǒng)的生化小分子多組分同時檢測電化學(xué)傳感器多是利用貴金屬納米材料在電化學(xué)中的催化活性，但是往往都是合成制備成本較高限制了其實(shí)用前景。本工作用比較廉價的銅納米顆粒（CuNPs）修飾酸化的多壁碳納米管（MWCNTs）制備納米復(fù)合物（CuNPs@MWCNTs），代替貴

11、金屬納米顆粒修飾碳材料，用比較低廉的成本構(gòu)建了抗壞血酸（AA）、多巴胺（DA）和尿酸（UA）多組分同時檢測的電化學(xué)傳感器。CuNPs@MWCNTs修飾的電極對AA。DA和UA的氧化有很好的識別區(qū)分性，達(dá)到而且有些性能超過貴金屬材料制備的傳感器。在pH4.0的條件下用差分脈沖伏安法（DPV）傳感器在三組分共存體系中檢測抗壞血酸、多巴胺和尿酸的線性范圍分別為：10μmol·L-1～1430μmol·L-1,0.3μmol·L-1～48.0μ