電化學(xué)非酶葡萄糖傳感器的研究.pdf

1、葡萄糖含量的檢測(cè)在醫(yī)療診斷，食品工業(yè)，生物技術(shù)等許多領(lǐng)域都有十分重要的應(yīng)用。利用葡萄糖氧化酶對(duì)葡萄糖的特異性催化能力構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器一直是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。盡管與其他種類(lèi)的酶比較，葡萄糖氧化酶比較穩(wěn)定，但是由于酶分子固有的不穩(wěn)定性，基于生物成分的生物傳感器仍然受到各種環(huán)境因素的影響，如溫度、氧氣濃度、pH值、濕度、表面活性劑、有機(jī)試劑以及有毒化學(xué)品等等。這將影響到傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度以及重現(xiàn)性。將酶固定到傳感器上的過(guò)程也比較復(fù)雜，所

2、以會(huì)影響最終的檢測(cè)性能。葡萄糖氧化酶的熱不穩(wěn)定和化學(xué)不穩(wěn)定限制了酶生物傳感器在發(fā)酵過(guò)程以及人體血液的連續(xù)檢測(cè)中的應(yīng)用。近年來(lái)，越來(lái)越多的科研工作者開(kāi)始關(guān)注非酶葡萄糖傳感器，非酶安培傳感器用于檢測(cè)葡萄糖基本上可以解決酶生物傳感器的缺點(diǎn)。很多文獻(xiàn)報(bào)道了，使用一些金屬納米材料(Pt、Au、Cu、Ni)，金屬合金(Pt-Pb、Pt-Ru、Pt-Au、Ni-Pd)，金屬氧化物(CuO、RuO2、NiO、CoO、MnO2、Co3O4)，石墨烯，碳納

3、米管等一些新型電催化材料來(lái)修飾電極，檢測(cè)葡萄糖。盡管這些非酶?jìng)鞲衅髟跈z測(cè)葡萄糖時(shí)的選擇性并沒(méi)有酶?jìng)鞲衅鞯倪x擇性好，也會(huì)對(duì)一些碳水化合物表現(xiàn)出響應(yīng)，如果糖、蔗糖等，而且常常需要在堿性介質(zhì)中進(jìn)行檢測(cè)等等。但是，非酶葡萄糖傳感器也表現(xiàn)出很多優(yōu)點(diǎn)，如響應(yīng)迅速，靈敏度高，檢測(cè)限低，穩(wěn)定性好，成本低等。
　　 本論文包括四部分，分別如下:
　　 1.概述電化學(xué)葡萄糖傳感器的發(fā)展，從酶電極葡萄糖傳感器到非酶電極葡萄糖傳感器;介紹了納米

4、材料在傳感器中的應(yīng)用，為過(guò)渡金屬氧化物(NiO)以及過(guò)渡金屬(Au)的納米復(fù)合物等納米材料修飾電極檢測(cè)葡萄糖的應(yīng)用提供理論支持，并介紹了本論文的研究目標(biāo)及研究思路。
　　 2.在前期工作中，我們嘗試使用了幾種過(guò)渡金屬氧化物的納米材料修飾碳糊電極，制備非酶電化學(xué)葡萄糖傳感器，用于檢測(cè)葡萄糖。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)用納米NiO材料修飾的碳糊電極，在檢測(cè)葡萄糖時(shí)，具有明顯的響應(yīng)電流。在Ni、NiO以及Ni(OH)2修飾的電極上，葡萄糖

5、的非酶電化學(xué)氧化大大增強(qiáng)，這是由于在堿性溶液中，生成了Ni(OH)2/NiOOH氧化還原電對(duì)，而較高化合價(jià)的羥基氧化物NiOOH可以催化葡萄糖的氧化。所以針對(duì)NiO非酶葡萄糖傳感器我們展開(kāi)了研究。
　　 3.Ni、NiO或者Ni(OH)2能夠在電極表面通過(guò)NiOOH/Ni(OH)2氧化還原電對(duì)電化學(xué)催化葡萄糖的氧化。我們使用納米氧化鎳修飾碳糊電極，然后使用電化學(xué)方法對(duì)電極進(jìn)行預(yù)處理，將電極掃描至高電位，制備電化學(xué)非酶葡萄糖傳感器

6、，用于檢測(cè)葡萄糖。研究發(fā)現(xiàn)，采用循環(huán)伏安法，將電極掃描至較高電位下進(jìn)行預(yù)處理，能夠促進(jìn)NiO向NiOOH/Ni(OH)2氧化還原對(duì)的轉(zhuǎn)化，從而明顯提高電極對(duì)葡萄糖的電化學(xué)響應(yīng)和檢測(cè)靈敏度。
　　 4.通過(guò)3-甲基噻吩（異辛烷為溶劑）與氯金酸反應(yīng)生成納米金與聚3-甲基噻吩。在一定的濃度下，納米金在聚3-甲基噻吩的誘導(dǎo)下，自組裝成大小均一、形狀均勻的糕點(diǎn)狀的金-聚3-甲基噻吩納米復(fù)合物，從而使溶液更加穩(wěn)定。該材料可用于修飾玻碳電極，