石墨烯及其復合物在電化學生物傳感中的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯展示出的獨特電子傳遞性能，良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，高機械強度等優(yōu)良性質(zhì)為其在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊空間，因此受到科技界很大關(guān)注。在本論文中我們利用化學還原氧化石墨烯的方法合成石墨烯(RGO)，并制備了基于石墨烯的復合結(jié)構(gòu)和復合材料，如石墨烯和膠體金的自組裝復合物；石墨烯、金納米顆粒(Au NPs)和聚甲苯胺藍膜(PTBO)的層層組裝結(jié)構(gòu)等。通過透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外吸收光譜、拉曼散射光譜等手

2、段對這些材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行表征。將所制備的石墨烯復合材料用于電極修飾，能夠明顯提高對分析物的響應(yīng)靈敏度和檢測選擇性等。進一步地，我們構(gòu)建了基于這些石墨烯復合材料修飾電極的電化學傳感器和酶生物傳感器，并對石墨烯在其中所起的促進電子轉(zhuǎn)移或提高檢測靈敏度等作用做了詳細分析。本文主要研究了下面三部分內(nèi)容：
　　(1)制備了在殼聚糖溶液中分散的石墨烯和膠體金納米顆粒自組裝復合材料(Au-RGO/Chit)。該復合材料修飾電極對生物體內(nèi)一種

3、重要輔酶NADH的電氧化有很好的催化作用。在復合物中，石墨烯與納米金對NADH的電氧化催化表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)，使得NADH的氧化過電位比在裸電極上降低約220 mV，陽極氧化電流密度增加約2.6倍，并有效抑制了反應(yīng)中間物和產(chǎn)物對電極表面的吸附和鈍化?；诖诵揎楇姌O的電流傳感器具有靈敏度高，線性范圍寬，響應(yīng)迅速等優(yōu)勢。
　　(2)腫瘤細胞內(nèi)一般具有較高的氧化應(yīng)激水平。在這節(jié)中我們通過檢測細胞向外釋放的過氧化氫含量來評估細胞內(nèi)由其引起的氧

4、化應(yīng)激水平。采用電沉積的方法在石墨烯表面上層層組裝了Au NPs和PTBO膜修飾電極，構(gòu)建了基于此層層組裝結(jié)構(gòu)修飾電極的過氧化氫傳感器。該傳感器具有檢測限低、線性響應(yīng)寬、穩(wěn)定性高和抗干擾能力強等特點。我們將其用于檢測不同細胞在受到抗壞血酸(AA)刺激時所釋放過氧化氫含量的研究中，實驗結(jié)果顯示人白血病K562細胞具有最高的釋放量，而兩種正常組織細胞的釋放量相差小于5％。此外我們討論了如何根據(jù)所測得的外排過氧化氫的量來評估細胞內(nèi)的氧化應(yīng)激水

5、平，并考察了實驗前后細胞膜結(jié)構(gòu)的變化情況。
　　(3)采用電聚合的方法在石墨烯修飾電極上一步電聚合完成GOx的固定和PTBO膜的修飾，構(gòu)建了基于RGO-PTBO-GOx的新型葡萄糖酶生物傳感器，并對電沉積修飾PTBO的量進行了計算。在RGO-PTBO-GOD修飾電極上觀察到了GOD的直接電化學現(xiàn)象，同時PTBO膜對電還原氧也具有催化作用，這為定量檢測葡萄糖濃度提供了兩種選擇。我們提出了通過在多個電位點對葡萄糖進行濃度電流校準，或基