納米復(fù)合材料的制備及其在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、電化學(xué)酶生物傳感器因具有靈敏度高、選擇性好、易于微型化等優(yōu)點(diǎn)而具有廣泛的應(yīng)用前景,現(xiàn)己成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。在酶生物傳感器的研究和開發(fā)中,其活性組分的固定化一直是最為關(guān)鍵和重要的技術(shù)。納米復(fù)合材料具有比表面積大、吸附力強(qiáng)、催化活性高和生物相容性好等特性,將其用于生物分子的固載,不僅可以提高生物分子(酶)的吸附量和穩(wěn)定性,還能很好地保持生物分子的生物活性,從而使傳感器的性能得到提高?；诖?本文制備了不同形貌的納米復(fù)合材料.并將這些材料

2、用于生物傳感界面的構(gòu)建。所制備的葡萄糖、膽固醇等生物傳感器具有較寬的線性范圍、較高的靈敏度、較低的檢測(cè)下限以及較快的響應(yīng)速度。具體內(nèi)容如下:
　　 1.基于普魯士藍(lán)-金復(fù)合膜構(gòu)建的葡萄糖生物傳感器的研究
　　 在本工作中,研制了一種基于普魯士藍(lán)-納米金復(fù)合物(PB-Au)以及鉑納米簇(Pt-NCs)的葡萄糖生物傳感器。作為電子媒介體的PB,通過與氯金酸一起電聚合到玻碳電極表面而形成一層致密的PB-Au復(fù)合膜。接著通過電沉

3、積的方式將Pt-NCs固載到PB-Au修飾電極上。最后,將葡萄糖氧化酶(GOD)組裝到修飾電極上并修飾一層Nafion膜,防止GOD的泄漏。制得的電流型葡萄糖傳感器表現(xiàn)出快速的響應(yīng)時(shí)間,寬的線性范圍,當(dāng)信噪比為3時(shí)檢出限低至1.0μmol/L。該傳感器具有良好的選擇性,其原因是由于選擇的工作電位較低,與葡萄糖共存的干擾物如抗壞血酸、尿酸、精氨酸等不會(huì)產(chǎn)生干擾。
　　 2.基于鉑納米簇-多壁碳納米管復(fù)合物構(gòu)建的葡萄糖生物傳感器的研

4、究
　　 由于具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),鉑納米簇.多壁碳納米管納米復(fù)合物(PtNCs-MWCNTs)現(xiàn)在已成為極具吸引力的納米材料。在此工作中,采用一步合成法制得了PtNCs-MWCNTs并以其為固酶基質(zhì)構(gòu)建了一種高靈敏的葡萄糖生物傳感器。采用循環(huán)伏安法(CV),電化學(xué)交流阻抗法(EIS)以及原子力顯微鏡(AFM)表征了傳感器的組裝過程。在最優(yōu)條件下,該傳感器對(duì)葡萄糖表現(xiàn)山良好的催化特性。如線性范圍寬(3μmol/L～14.5mm

5、ol/L),檢出限低(1.0μmol/L),靈敏度高(12.55μAL/mmol),響應(yīng)時(shí)間短(6s)。更重要的是,此傳感器能夠用于對(duì)人體血清樣品中葡萄糖含量進(jìn)行分析。該傳感器性能優(yōu)良,是因?yàn)镻tNCs-MWCNTs具有大的比表面積、良好的導(dǎo)電性、較高的催化活性和良好的生物相容性,從而增大了酶的吸附量且促進(jìn)電極界面上的電子轉(zhuǎn)移。
　　 3.一步電沉積法制備生物復(fù)合膜及其在膽固醇生物傳感器中的應(yīng)用
　　 將多壁碳納米管(M

6、WCNTs)、金鉑合金納米粒子(Au@PtANPs)和殼聚糖(CS)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來,采用一種獨(dú)特的方法構(gòu)建了一種新的膽固醇生物傳感器。首先采用一步電沉積法將CS-MWCNTs-Au@PtANPs復(fù)合膜沉積在玻碳電極表面,再用戊二醛做交聯(lián)劑將膽固醇氧化酶(ChOx)固載在修飾電極上制得膽固醇生物傳感器。從CS-MWCNTs-Au@PtANPs復(fù)合膜的掃描電鏡圖像可以看到在CS基質(zhì)內(nèi)分散有大量的MWCNTs和Au@PtANPs。用循環(huán)伏安和

7、交流阻抗等方法表征了傳感器的組裝過程。該傳感器的線性范圍為0.7～477.7μmol/L,校正曲線的斜率即為傳感器的靈敏度,可達(dá)到224.5μA/mmol。
　　 4.基于金鉑復(fù)合物功能化的氧化鋅納米棒的膽固醇生物傳感器的研究
　　 構(gòu)建了一種基于多壁碳納米管(MWCNTs)和金鉑復(fù)合物功能化的氧化鋅納米棒(Pt@Au-ZnONRs)為基質(zhì)固載膽固醇氧化酶(ChOx)的生物傳感器,并考察了該膽固醇傳感器的應(yīng)用潛力。首先,

8、用化學(xué)合成法制備了Pt@Au-ZnONRs。然后將其分散液滴涂到MWCNTs修飾的玻碳電極表面,接著通過納米材料對(duì)ChOx的吸附作用以及正電荷ZnO納米材料與負(fù)電荷ChOx之間的靜電作用將ChOx同載到電極上。MWCNTs和Pt@Au-ZnONRS為ChOx提供了良好的微環(huán)境,從而有利于傳感器分析性能的提高。該傳感器對(duì)膽固醇響應(yīng)的線性范圍為0.1～759.3μmol/L,檢測(cè)限為0.03μmol/L,靈敏度為26.8μAL/mmol,米