苯丙氨酸二肽-石墨烯復合界面的構(gòu)建及其在電化學傳感中的應用.pdf

1、“工欲善其事，必先利其器”。修飾界面的構(gòu)建是電化學傳感的核心，也是提高電化學傳感靈敏度和選擇性的有效途徑之一。尋找合適的能用于電化學傳感的新功能結(jié)構(gòu)材料，設計新的構(gòu)建途徑一直都是電化學傳感研究的熱點。本論文以苯丙氨酸二肽(FF)-石墨烯(rGO)復合物為對象，采用自組裝、脈沖電位和 Langmuir-Blodgett(LB)膜三種方法，制備了不同微觀形貌的生物復合界面；以此為基礎，基于牛血紅蛋白(Hb)、葡萄糖氧化酶(GOD)、細胞色素

2、c(Cyt.c)和醇溶蛋白抗體(Anti-gliadin)，構(gòu)建了對H2O2、葡萄糖、CH3NO2和醇溶蛋白等目標分子具有高選擇性和高靈敏度的電化學生物傳感器。論文具體工作如下：
　　1.苯丙氨酸二肽及其衍生物的合成、表征
　　采用 Fmoc多肽固相合成法，通過氨基酸分子間氨基與羧基脫水縮合，合成了FF和衍生肽(FAF，F(xiàn)AAAF，F(xiàn)FA，F(xiàn)FAAA和二茂鐵甲酸-FF(Fc-FF))。利用反相高效液相色譜、電噴霧質(zhì)譜對合成的

3、肽進行分析、分離和表征，結(jié)果顯示所合成的肽均為目標肽，且純度均在95％以上。
　　2.苯丙氨酸二肽-石墨烯的自組裝特性及其電化學生物傳感應用
　　通過在 FF的自組裝過程中加入 rGO，在溫和的室溫條件下，成功制備了具有高密度特性的自組裝FF納米線-rGO(FFNW-rGO)復合膜。優(yōu)化FFNW-rGO復合膜的制備條件，篩選得到了具有良好導電性的FFNW-rGO復合膜。
　　以FFNW-rGO復合膜作為生物傳感材料，將

4、Hb固載到修飾電極表面，構(gòu)建了H2O2的電化學生物傳感器。分別通過掃描電鏡實驗、紫外-可見光譜實驗、電化學實驗揭示了，Hb已經(jīng)成功固載到電極表面；在Nafion/FFNW-rGO薄膜中，Hb保持了原有結(jié)構(gòu)構(gòu)象，沒有發(fā)生變性；同時驗證了 Nafion/FFNW-rGO復合薄膜為 Hb的直接電子轉(zhuǎn)移構(gòu)筑了良好的微環(huán)境，能有效地促進電極表面與Hb之間的直接電子轉(zhuǎn)移。在優(yōu)化條件下，該電化學生物傳感器對H2O2的還原表現(xiàn)出良好的催化活性，其催化電

5、流與H2O2的濃度，在5.0×10-7mol L-1~5.0×10-4mol L-1范圍內(nèi)呈線性關系；將該法應用到實際樣品的測定，結(jié)果令人滿意。
　　3.基于脈沖電位法構(gòu)建的苯丙氨酸二肽-石墨烯復合膜電化學傳感研究
　　首次提出以氧化石墨烯(GO)和苯丙氨酸二肽-石墨烯(FF-GO)分散液為前驅(qū)，采用脈沖電位法，一步實現(xiàn)GO的還原和電極修飾，構(gòu)建了電化學還原石墨烯(ErGO)和苯丙氨酸二肽-電化學還原石墨烯(FF-ErGO)

6、修飾界面。在 ErGO修飾電極上，研究了左旋多巴(L-dopa)在石墨烯修飾電極上的電化學行為，采用各種電化學方法計算了相關電化學參數(shù)。在優(yōu)化條件下，建立了在尿酸(UA)和抗壞血酸(AA)存在情況下，L-dopa的簡便、快速和靈敏的分析方法。此外，以FF-ErGO修飾電極為平臺，將Hb作為模型分子，研究了Cs-Hb/FF-ErGO修飾電極的直接電化學行為及對CH3NO2的電催化特性。
　　進一步設計并提出一步、簡便、快速的方法直接

7、將葡萄糖氧化酶(GOD)嵌入FF-ErGO中，構(gòu)建了新型葡萄糖電化學生物傳感器。通過循環(huán)伏安法研究了GOD在復合薄膜中的直接電化學行為及對葡萄糖的檢測特性。
　　4.基于多肽(FFAAA)-石墨烯復合LB膜構(gòu)建的電化學生物傳感器
　　提出并篩選出多肽-石墨烯(FFAAA-rGO)為LB膜成膜材料分子，討論了石墨烯和 FFAAA-rGO的成膜性能；通過原子力顯微鏡(AFM)和電化學方法對石墨烯和FFAAA-rGO復合LB膜的結(jié)

8、構(gòu)形貌和電化學特性進行了表征?；贚B膜的特性，成功提出簡單、方便的方法將細胞色素c(Cyt.c)直接嵌入FFAAA-rGO復合LB膜中，構(gòu)建了基于Cyt.c的H2O2電化學生物傳感器。紫外-可見光譜證明了Cyt.c在FFAAA-rGO復合LB膜中，能保持原有結(jié)構(gòu)構(gòu)象；電化學實驗展示了FFAAA-rGO復合LB膜能有效地促進Cyt.c與電極表面之間的直接電子轉(zhuǎn)移。另外，該修飾電極具有較小的表觀米氏常數(shù)( appMK)，說明 FFAAA-

9、rGO復合LB膜能為Cyt.c的直接電子轉(zhuǎn)移構(gòu)筑良好的微環(huán)境，因而能對H2O2具有高催化活性以及更高的親和力。
　　此外，以 FFAAA-rGO復合 LB膜界面為平臺，通過縮合反應，將醇溶蛋白抗體(Anti-gliadin)固定于FFAAA-rGO復合LB膜界面，構(gòu)建了醇溶蛋白的免疫傳感器。由于FFAAA-rGO復合LB膜具有比表面積大和導電性能好的特點，能顯著增大固定抗體的固載量，從而提高傳感器的靈敏度。在最優(yōu)條件下，該電化學免