新型氮掺杂石墨烯材料传感界面的构建及对嘌呤的检测

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氮掺杂石墨烯以其大的电化学有效面积、强的催化能力、快的电子传质速率和好的生物相容性等优点而受到了广泛的的关注。本文用简单的方法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-RGO),构建了两种电化学传感器,分别检测鸟嘌呤和黄嘌呤。主要研究内容如下:(1)首先,用碳热还原法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-RGO)。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)及循环伏安法(CV)对N-RGO进行表征。XPS研究结果表明N-RGO中氮原子的含量为9.46%,AFM表明N-RGO的厚度约为1.0 nm。电化学实验表明N-RGO拥有相对较大的电化学有效面积、强的吸附能力以及快的电子传质速率,说明N-RGO可以很好地应用于电化学传感器和生物传感器之中。此外,N-RGO修饰玻璃碳电极(N-RGO/GCE)对鸟嘌呤(guanine)具有良好的电化学响应,其线性范围为4.14×10-73.71×10-4 M,检测限(LOD)为1.38×10-77 M(S/N=3)。最后,该传感器可以通过检测鸟嘌呤电流响应的增加来监测细胞坏死。因此,本工作在生物细胞学和病理学等领域是很有意义的。(2)在上一章的基础上,用壳聚糖(CS)的稀乙酸溶液作为氮掺杂还原氧化石墨烯(N-RGO)的分散剂,提高了N-RGO的分散性、电子传质速率、生物相容性和电化学有效面积,并将其修饰在玻碳电极表面,用于检测黄嘌呤(xanthine)。该传感器展现出对黄嘌呤优异的电化学响应,其线性范围为2.99×10-81.07×10-4 M,检测限为9.96×10-99 M(S/N=3)。此外,我们还利用循环伏安法(CV)对黄嘌呤的电化学氧化机理进行了研究,说明了黄嘌呤电化学氧化生成尿酸。最后,我们用电化学的方法对非布索坦(Febuxoatat)和别嘌呤醇(Allopurinol)两种药物对尿酸生成的抑制过程进行了研究。
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