納米結構界面構筑及其在辣根過氧化物酶傳感制備中的應用.pdf

1、納米材料與納米技術是迅速興起的高科技領域，因其性能特異、應用廣泛，激起了眾多學科學者的廣泛興趣。它以迅猛發(fā)展之勢，由發(fā)源的材料科學、物理科學向化學、生命、環(huán)境和醫(yī)藥領域滲透和擴展。納米科學的核心就是合成性能優(yōu)異的納米材料、結構設計和制造各種納米器件和裝置、探測以及分析納米尺度的物質的性能與現象。電化學仿生傳感器的研制是納米科技、傳感技術與生命科學的交叉，它可以在納米層次從分子水平上研究生物分子及其復合體的結構與功能的關系，解決納米技術在

2、生物醫(yī)學領域應用中的基礎問題，發(fā)展新技術和新方法。 本論文將生物化學、分子自組裝、納米技術和電分析化學理論和方法有機地結合起來，用功能納米材料在電極表面構建新的界面，發(fā)展了一系列電化學生物傳感界面。本論文的主要內容如下： 1.發(fā)展了3種固定辣根過氧化物酶的新方法，并構建了傳感界面用于檢測H2O2。 (1) 第2章中，首次研制出一種基于納米TiO2和納米金復合膜作為固定基質的酶生物傳感界面。納米金與納米TiO2的復

3、合材料能提供必要的傳導通道，減小電子給體和受體間的距離，為辣根過氧化物酶與電極之間的電子轉移搭建橋梁，可實現直接電化學行為。運用紫外和透射電子顯微鏡對其復合膜進行表征，發(fā)現辣根過氧化物酶在復合物膜內保持了良好的生物活性。修飾電極測定H2O2溶液的濃度線性范圍是2.5×10-6～1.75×10-5 M，檢測限為1.2×10-6M(S/N=3)。此基質也可用于其它生物分子的固定。 (2) 在上述研究中，最大的問題是修飾電極的制備受環(huán)

4、境濕度影響較嚴重，復合膜的形成時間較長，酶用量也偏多。因此，第3章中，我們運用自組裝方法研制了簡便快速的辣根過氧化物酶傳感界面。在玻碳電極表面組裝鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)，利用靜電吸引作用吸附金納米，同理再吸附HRP，因為膜層很薄以及金納米電子導線的作用，實現了HRP與電極間的直接電子傳遞，并對組裝層結構進行了紫外和SEM表征。該修飾電極測定H2O2溶液的濃度出現兩段線性，分別為1.0×10-6～3.0×10-6和3.0

5、×10-6～1.0×10-4M，檢測限達4.2×10-7M(S/N=3)。 (3) 我們嘗試通過設計Self-Assemblied monolayers(SAMs)成膜分子的組成和結構，達到結構的精確化學控制，獲得特定功能表面。第4章中，用小分子植酸代替聚電解質，克服聚電解質空間構象難于控制的問題。首次利用植酸和金納米在金電極表面層層組裝，構建三維有序膜吸附辣根過氧化物酶分子，運用SERS、阻抗技術對成膜過程進行了表征。該修飾電

6、極測定H202溶液的濃度出現兩段線性，分別為2.5x10-5～1.0×10-4和1×10-4～4x10-3M，檢測限是8.6x10-6M(S/N=3)。 2.運用循環(huán)伏安、SERS技術考察了金電極上L-半胱氨酸短鏈分子自組裝單層的電化學性能和拉曼光譜研究(4)由于SAMs結構高度有序和規(guī)整性，受到了越來越多的關注也得到了廣泛的運用，但是目前系統(tǒng)地運用分子水平分析技術(比如電化學和拉曼光譜技術)考察單層膜缺陷情況的工作還未多見報道