納米粒子復合物的制備、表征及其在生物傳感器和溫敏界面中的應用.pdf

1、本論文分為四個部分,第一部分我們通過恒電流沉積得到均勻分散的多壁碳納米管/二氧化硅(MWCNTs/SiO2)復合材料,并在此基礎上構建了甲胎蛋白(AFP)電化學免疫傳感器。第二部分通過恒電流沉積得到均勻、分散的SiO2納米粒子薄膜,通過在粒子表面嫁接聚丙基丙烯酰胺實現(xiàn)了超親水/疏水的溫控過程。第三部分利用金納米粒子(Au NPs)與DNA構成的納米復合物構建了一系列的DNA邏輯門,并實現(xiàn)了邏輯門的重置過程。第四部分利用特定堿基序列的DN

2、A與砷離子的相互作用,構建了一種以Au NPs為指示劑的新型As(V)色度傳感體系。
　　 1.通過恒電流沉積技術,我們制備了MWCNTs/SiO2復合材料,在這個過程中,MWCNTs和氟硅酸銨構成了sol-gel前驅液,在電極負極產生的OH-離子使其溶液中的氟硅酸根進行水解反應,同時電解產生的氫氣泡作為制備多孔SiO2薄膜的動力模板,它也對生成均勻、分散的SiO2納米粒子陣列起到了輔助作用。我們用掃描電鏡對其表面形態(tài)進行了表征

3、。這種形成的MWCNTs/SiO2陣列為構建生物傳感器提供了較大的比表面積和保持生物活性較好的微環(huán)境。摻雜的MWCNTs改善了電子的導電性以及增強了電活性表面積。三維多孔的MWCNTs/SiO2復合材料修飾的電極為固定AFP提供了一個理想的生物平臺。以鐵氰化鉀為探針,我們成功地實現(xiàn)了AFP的高靈敏檢測,線性范圍達到0.1-30 ng mL-1,檢測限為0.018 ng mL-1。結果表明這種可控的生物相容性較好的三維多孔SiO2納米粒子

4、陣列在生物傳感器中具有潛在的應用前景。
　　 2.本文基于SiO2納米粒子和N-異丙基丙烯酰胺單體提出了一種制備超親水聚合物的簡單方法。利用含有甲氧硅基功能團的三甲氧基硅烷丙基丙烯酸甲酯(TMSPMA)功能單體與N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)通過自由基共聚合反應生成熱敏的共聚物聚-(N-異丙基丙烯酰胺-co-三甲氧基硅烷丙基丙烯酸甲酯)[P(NIPAm-co-TMSPMA)]。此聚合物通過水解-縮合作用共價結合到SiO2納米粒

5、子的表面。我們通過紅外光譜證明該聚合物已成功修飾到SiO2納米粒子表面。通過電沉積得到的SiO2納米粒子陣列的粒徑大約在100 nm,通過調節(jié)環(huán)境溫度,發(fā)現(xiàn)這種[P(NIPAm-co-TMSPMA)]聚合物包覆的SiO2粒子薄膜具有較好的熱敏可逆性能,且制各的[P(NIPAm-co-TMSPMA)]聚合物包覆的SiO2粒子薄膜在常溫條件還能保持超強的親水性,造成這種現(xiàn)象的原因可能是由于三維多孔SiO2薄膜的粗糙表面引起的表面張力減小所致

6、。在15-45℃溫度范圍內,進一步通過接觸角實驗和紫外光譜對其進行了研究。
　　 3.由于基于熒光或比色信號輸出構建的DNA邏輯門具有操作方便、簡單和光信號輸出快速而被廣泛應用。在本論文中,我們基于金屬離子對含有特定堿基的單鏈DNA有協(xié)調堿基配對作用、H+對富胞嘧啶DNA的構型轉換的影響和富T/C低聚核苷酸修飾的Au NPs選擇性的分析Hg2+和Ag+構建了一系列以比色輸出為基礎的DNA邏輯門(YES、AND和INHIBIT)。

7、在Hg2+和Ag+共同存在和弱堿性(pH～8)的條件下,通過特定金屬離子介導的堿基配對機理可以引起Au NPs聚集?；贖g2+和EDTA或Ag+和NH4OH可以生成穩(wěn)定的絡合物,即通過加入一定量的EDTA或NH4OH,我們實現(xiàn)了AND和INHIBIT邏輯門的重置,通過肉眼就可以明顯的觀察到Au NPs顏色的變化。結果表明這些重置邏輯門有待應用于可逆納米結構或裝置中。
　　 4.在地下水中,砷及其化合物都是劇毒性的物質,所以定量

8、檢測水體中的砷離子含量是極其重要的。在本論文中,我們提出一種新穎的基于納米探針檢測水體中低濃度的砷離子。納米探針是由單鏈DNA和Au NPs組成。基于特定的單鏈DNA和其在亞砷酸根離子(AsO33-)條件下產生卷曲的DNA對AuNPs的吸附能力不同的原則,我們以此過程中AuNPs團聚的程度不同而呈現(xiàn)出不同的紫外吸收而定量檢測水體中的AsO33-。以AuNPs和單鏈DNA為探針用此方法成功的完成了AsO33-的高靈敏檢測,線性范圍達到5-