苯丙氨酸二肽-石墨烯復(fù)合界面的構(gòu)建及其在電化學(xué)傳感中的應(yīng)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(xué)傳感的核心，也是提高電化學(xué)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(xué)傳感的新功能結(jié)構(gòu)材料，設(shè)計新的構(gòu)建途徑一直都是電化學(xué)傳感研究的熱點(diǎn)。本論文以苯丙氨酸二肽(FF)-石墨烯(rGO)復(fù)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(fù)合界面；以此為基礎(chǔ)，基于牛血紅蛋白(Hb)、葡萄糖氧化酶(GOD)、細(xì)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(biāo)分子具有高選擇性和高靈敏度的電化學(xué)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(jìn)行分析、分離和表征，結(jié)果顯示所合成的肽均為目標(biāo)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(xué)生物傳感應(yīng)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(fù)合膜。優(yōu)化FFNW-rGO復(fù)合膜的制備條件，篩選得到了具有良好導(dǎo)電性的FFNW-rGO復(fù)合膜。
　　以FFNW-rGO復(fù)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(xué)生物傳感器。分別通過掃描電鏡實(shí)驗(yàn)、紫外-可見光譜實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(yàn)證了 Nafion/FFNW-rGO復(fù)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(jìn)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(xué)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(guān)系；將該法應(yīng)用到實(shí)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(fù)合膜電化學(xué)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(shí)現(xiàn)GO的還原和電極修飾，構(gòu)建了電化學(xué)還原石墨烯(ErGO)和苯丙氨酸二肽-電化學(xué)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(xué)行為，采用各種電化學(xué)方法計算了相關(guān)電化學(xué)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(xué)行為及對CH3NO2的電催化特性。
　　進(jìn)一步設(shè)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(xué)生物傳感器。通過循環(huán)伏安法研究了GOD在復(fù)合薄膜中的直接電化學(xué)行為及對葡萄糖的檢測特性。
　　4.基于多肽(FFAAA)-石墨烯復(fù)合LB膜構(gòu)建的電化學(xué)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(xué)方法對石墨烯和FFAAA-rGO復(fù)合LB膜的結(jié)

8、構(gòu)形貌和電化學(xué)特性進(jìn)行了表征?；贚B膜的特性，成功提出簡單、方便的方法將細(xì)胞色素c(Cyt.c)直接嵌入FFAAA-rGO復(fù)合LB膜中，構(gòu)建了基于Cyt.c的H2O2電化學(xué)生物傳感器。紫外-可見光譜證明了Cyt.c在FFAAA-rGO復(fù)合LB膜中，能保持原有結(jié)構(gòu)構(gòu)象；電化學(xué)實(shí)驗(yàn)展示了FFAAA-rGO復(fù)合LB膜能有效地促進(jìn)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(fù)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(fù)合 LB膜界面為平臺，通過縮合反應(yīng)，將醇溶蛋白抗體(Anti-gliadin)固定于FFAAA-rGO復(fù)合LB膜界面，構(gòu)建了醇溶蛋白的免疫傳感器。由于FFAAA-rGO復(fù)合LB膜具有比表面積大和導(dǎo)電性能好的特點(diǎn)，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(xué)免