基于碳納米管及石墨烯的電位型免疫傳感器.pdf

1、碳納米管(CNTs)和石墨烯(RGO)是兩種新型碳材料，具有比表面積大，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，并且具有生物相容性，因而在燃料電池、納米電子器件、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，CNTs和RGO可為生物分子識別和酶催化反應(yīng)提供良好的微環(huán)境，是構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器的優(yōu)良電極材料，在生物傳感技術(shù)研究領(lǐng)域中備受矚目，尤其是最近已有報(bào)道的直立碳納米管或碳納米管陣列(ACNTs)，具有高度一致的空間取向、優(yōu)良的電子

2、傳遞性能和更高的吸附能力，對提高生物傳感器的性能具有重要作用。本論文結(jié)合自組裝單分子膜技術(shù)，利用重氮化法分別制備出基于碳納米管陣列和石墨烯陣列的電位型免疫傳感器，并與基于多壁碳納米管-納米金-殼聚糖納米復(fù)合膜的電位型免疫傳感器進(jìn)行了比較。論文工作主要包括以下三個(gè)方面:
　　(1)基于多壁碳納米管陣列的電位型免疫傳感器
　　首先在金電極表面制備對氨基苯硫酚（4-ATP）和苯硫酚(TP)混合自組裝單分子膜(MSAM)，然后利用重

3、氮化法將多壁碳納米管(MWCNTs)垂直的固定到修飾電極表面形成多壁碳納米管陣列，再在其表面電沉積納米金(GNPs)，最后結(jié)合抗體，并用牛血清蛋白(BSA)封閉未反應(yīng)的活性位點(diǎn)，得到Au/MSAM/MWCNTs/GNPs/Ab免疫傳感器。采用循環(huán)伏安法、電化學(xué)交流阻抗法、紅外光譜法、掃描電子顯微鏡等方法對修飾電極的制備過程進(jìn)行了表征，并考察了pH值、溫度，抗體溶液酸度等實(shí)驗(yàn)條件對電極性能的影響。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，檢測不同濃度的小鼠Ig

4、G，檢測結(jié)果顯示，標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率達(dá)到-18.1 mV/decade，線性范圍0.04～1.0×104 ng/mL，檢測下限為0.03 ng/mL，相關(guān)系數(shù)r=0.9902。4支免疫傳感器的一致性良好。
　　(2)基于重氮化法固定石墨烯的電位型免疫傳感器
　　石墨烯(RGO)是目前導(dǎo)電性最好，機(jī)械強(qiáng)度最高，比表面積最大的納米材料，生物傳感器是RGO的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。首先在金電極表面制備4-ATP和TP MSAM，然后通過重氮化

5、法將RGO固定到修飾電極表面，再在其表面電沉積納米金，最后結(jié)合抗體，并用牛血清蛋白封閉修飾電極中未被Ab占據(jù)的活性位點(diǎn)，得到Au/MSAM/RGO/GNPs/Ab免疫傳感器。采用循環(huán)伏安法、電化學(xué)交流阻抗法對修飾電極的制備過程進(jìn)行了表征，并考察了pH值、溫度等實(shí)驗(yàn)條件對電極性能的影響。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，檢測不同濃度的小鼠IgG，檢測結(jié)果顯示，標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率達(dá)到-13.6 mV/decade，線性范圍1.0×10-3～4.0×102 ng

6、/mL，檢測下限達(dá)到1.4×10-3ng/mL，相關(guān)系數(shù)r=0.9925。11支傳感器電位響應(yīng)斜率相近，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為-2.6％，線性范圍相同，檢測下限基本不變，保存壽命達(dá)到5天。
　　(3)基于多壁碳納米管-納米金-殼聚糖納米復(fù)合膜的電位型免疫傳感器
　　利用MWCNTs的導(dǎo)電性、殼聚糖(CS)分散MWCNTs的性能和良好的成膜能力、CS中氨基與GNPs的親和力以及戊二醛對殼聚糖的交聯(lián)作用，首先在金電極表面制備具有三維網(wǎng)

7、狀結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合膜(MWCNTs-GNPs-CS)，再電沉積GNPs，最后結(jié)合抗體，并用牛血清蛋白封閉修飾電極中未反應(yīng)的活性位點(diǎn)，得到Au/ MWCNTs-GNPs-CS/GNPs/Ab免疫傳感器。利用循環(huán)伏安法、電化學(xué)交流阻抗法對修飾電極的制備過程進(jìn)行了表征，并考察了pH值等實(shí)驗(yàn)條件對電極性能的影響，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，檢測不同濃度的小鼠IgG，檢測結(jié)果顯示，標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率達(dá)到18.5 mV/decade，線性范圍2.0×10-5～1.