基于硫化物半導(dǎo)體納米材料的新型電化學(xué)生物傳感器.pdf

1、電化學(xué)生物傳感器兼顧了化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)的特點(diǎn)，具有操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)靈敏度高，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在食品安全、環(huán)境檢測(cè)、轉(zhuǎn)基因測(cè)定、法醫(yī)鑒定、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域起著重要的作用，日益成為研究的熱點(diǎn)。納米材料具有納米尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、介電限域效應(yīng)等特殊結(jié)構(gòu)性能，為電化學(xué)生物傳感器的構(gòu)建提供了新的思路?；诩{米界面構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器是傳感器構(gòu)建一個(gè)重大突破，不僅使傳感器的檢測(cè)性能得到了提高，而且明顯縮短了檢測(cè)時(shí)間。本論文

2、主要研究了幾種基于納米界面構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際樣品的檢測(cè)。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)通過(guò)溶劑熱法合成了CdS納米空心球，并采用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡及X射線衍射儀對(duì)其形貌和組成進(jìn)行了表征。將CdS納米空心球與聚乙烯醇（PVA）溶液混合得到均勻的CdS-PVA復(fù)合材料分散液，滴涂于玻碳電極表面，晾干，得到穩(wěn)定的CdS-PVA修飾電極（CdS-PVA/GCE）。電化學(xué)阻抗實(shí)驗(yàn)表征表明，由于CdS的半導(dǎo)體性

3、能及納米尺寸效應(yīng)，修飾電極的電化學(xué)性能較PVA/GCE得到了顯著的提高。以對(duì)苯二甲酸為手臂連接劑，將大腸桿菌DNA特征序列共價(jià)固定于修飾電極表面構(gòu)建了一種新型的阻抗型DNA傳感器。該DNA傳感器能夠在1.0×10?12mol/L~1.0×10?7mol/L范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)大腸桿菌目標(biāo)序列的定量檢測(cè)，檢測(cè)限為1.3×10?13mol/L。此外，選擇性實(shí)驗(yàn)表明該傳感器對(duì)互補(bǔ)序列、單堿基錯(cuò)配序列、三堿基錯(cuò)配序列和完全錯(cuò)配序列具有良好的識(shí)別能力。<

4、br>　　(2)采用經(jīng)典的溶劑熱法合成了納米硫化鈷（CoS），同樣采用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡對(duì)其形貌進(jìn)行了表征。通過(guò)物理吸附法將其修飾于玻碳電極（GCE）表面，并采用電聚合法在CoS修飾電極（CoS/GCE）表面聚合上2-噻吩磺酰氯（pMT），得到一種新型的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料（pMT-CoS）修飾電極。利用磺酰胺反應(yīng)將探針DNA固定在修飾電極表面，構(gòu)建了基于pMT-CoS納米界面的新型電化學(xué)DNA傳感器。以亞甲基藍(lán)（MB）為雜交

5、指示劑，將制備的DNA電化學(xué)傳感器應(yīng)用于大腸桿菌序列相關(guān)的基因片段檢測(cè)，結(jié)果顯示，該傳感器具有較寬的動(dòng)力學(xué)線性范圍（1.0×10-13mol/L～1.0×10-7mol/L），檢測(cè)限達(dá)到1.38×10-14mol/L。選擇性實(shí)驗(yàn)表明該傳感器對(duì)互補(bǔ)序列、堿基錯(cuò)配序列和非互補(bǔ)序列具有良好的識(shí)別能力。
　　(3)基于半導(dǎo)體硫化鉍納米界面，實(shí)現(xiàn)了血紅蛋白和電極之間的電子轉(zhuǎn)移，并以此構(gòu)建了過(guò)氧化氫傳感器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于半導(dǎo)體硫化鉍納米材

6、料的加入大大促進(jìn)了血紅蛋白在電極表面的電子轉(zhuǎn)移，以此構(gòu)建的H2O2傳感器能夠在4.0×10?6到7.6×10-5mol/L范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)H2O2檢測(cè)，檢測(cè)限達(dá)到6.7×10?7mol/L，修飾電極的表觀Michaelis-Menten（KMapp）常數(shù)為0.183μmol/L，說(shuō)明硫化鉍納米界面提高了血紅蛋白對(duì)過(guò)氧化氫的生物催化活性。同時(shí)，該傳感器表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，為過(guò)氧化氫傳感器的制備提供了新途徑。
　　(4)以MnS-