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样本中活性物质的检测具有重要意义。常规的分析方法往往样品前处理复杂,仪器成本高,分析时间长。因此,发展简单、快速、灵敏的分析方法用于样本中活性物质的快速检测已成当务之急。近年来,电化学生物传感技术由于其选择性高、检测效率高、操作简便、成本低等特点,广泛应用于生物分析、临床诊断、环境监测等领域。制备良好的基底修饰材料是成功构建电化学生物传感器最基本和最关键的环节。纳米材料具有比表面积大,电子传导能力强、吸附能力佳、生物相容性好及优良的电催化活性等特殊性能,成为先进性电化学生物传感器的构建中研究焦点。基于以上考虑,本文以具有独特电学和光学特性的有机半导体材料苝四甲酸二酐的胺解衍生物(PTC-NH2)为基础设计并合成了三种不同的新型纳米复合材料分别构建了用于检测对乙酰氨基酚(ACOP)、H2O2、人绒毛膜癌细胞(JAR)三种不同类型的电化学传感器。具体研究工作如下: 1.多壁碳纳米管/氨基苝四甲酸复合膜修饰的新型对乙酰氨基酚传感器的研究 本实验采用一种新型半导体有机化合物PTC-NH2,其氨基端与具有良好电子传导能力以及电催化活性的多壁碳纳米管的羧基端易发生酰胺反应,利用此特点合成了一种新型的有机-无机纳米复合材料(PNFCTs)。先将PNFCTs修饰到玻碳电极(GCE)表面,再通过电沉积的方法将比表面积大、电子传导能力强、吸附力强的纳米金(GNPs)沉积于复合膜表面,形成纳米金层,从而制得PNFCTs/GNPs/GCE。本实验考察了该传感器对ACOP的电化学响应性能。在优化的实验条件下,该传感器在0.3~575μmol·L-1范围内对ACOP有较好的线性响应,检测下限为0.1μmol·L-1。该方法具有制备简单、选择性好、灵敏度高的优点。且该传感器能实现对市售ACOP片的准确分析。 2.基于氨基苝四甲酸/普鲁士蓝/氧化石墨烯纳米复合物的无酶型过氧化氢传感器的研究 基于普鲁士蓝(PB)的无酶型生物传感器在研制过程中,PB易从修饰电极表面泄露,造成电信号不稳定,从而影响传感器响应的灵敏度和稳定性。如何提高PB在修饰电极表面的稳定性值得探讨。本实验通过两步合成法制备了由氨基苝四甲酸-普鲁士蓝-氧化石墨烯组成的纳米复合物(PTBFGs)。其中氧化石墨烯(GO)作为PB纳米颗粒附着载体,且其优良的电化学特性能显著提高该材料的电子传导能力。再利用具有独特多孔结构的有机半导体材料PTC-NH2将PB颗粒包埋起来,作为PB的保护膜。最终该纳米复合材料形成了结构均一、稳定性良好的有机-无机复合膜,对H2O2呈现出良好的催化还原特性。实验结果表明,该传感器在0.5~544.5μmol·L-1浓度范围内对H2O2有较好的线性响应,检测下限为0.07μmol·L-1。该工作为如何提高PB的稳定性提供了新思路。 3.基于氨基苝四甲酸/氧化石墨烯的人绒毛膜癌细胞传感器研究 本实验利用氧化石墨烯(GO)表面的羧基可以和PTC-NH2表面氨基官能团发生酰胺反应的特点,合成了氧化石墨烯-苝四甲酸(GOPs)有机-无机复合材料。该复合材料是一种性能极其优良的电极负载材料。将其作为JAR细胞传感器构建的基底修饰材料。再将纳米金(GNPs)通过PTC-NH2表面丰富的氨基吸附于复合膜表面;利用纳米金吸附接骨木脂凝集素(SNA),通过SNA与JAR细胞表面唾液酸残基发生特异性识别而将细胞捕获到电极表面。整个检测体系以铁氰化钾为电子媒介体,由于细胞阻碍电子传导,因此可通过电极表面细胞捕获前后的峰电流差值进行定量。本实验考察了可能影响传感器性能的因素,在优化的实验条件下,该传感器在1.1×103~5.5×105 cell·mL-1浓度范围内对JAR有较好的线性响应,检测限为350 cell·mL-1。该工作为如何灵敏快速的检测肿瘤细胞提供了新路径。