基于功能化纳米材料构建光电化学适配体传感器的研究与应用

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光电化学(PEC)检测是一种新兴的技术。由于光电化学检测器的输入和输出信号的能量形式不同,这就使得PEC的背景信号较低,而且具有灵敏度高,稳定性好,操作简单,易微型化等显著特征,非常适合快速和高通量分析。生物分子具有特定的生物亲和性,其与PEC传感器结合构建的PEC生物传感器被广泛认为是一种创新且有效的生物分析方法。到目前为止,PEC技术已被应用于多个检测领域,如:食品检验、水质检测、临床检测等。PEC优异性能的关键在于光敏材料的选择。本论文将无机、有机材料相结合,制备了纳米复合材料,构建了光电化学适配体传感器,实现了对抗生素的检测,主要工作内容如下:1、首先在二氧化钛纳米管(TiO2NTs)上通过修饰硫化银(Ag2S)和有机聚合物--聚多巴胺(PDA)形成纳米复合材料,在此基础上固定DNA适配体用于识别目标物,成功构建了用于检测氧氟沙星(OFL)的新型光电化学适配体传感器。Ag2S的导带高于TiO2NTs,有利于电子从Ag2S的导带传到TiO2NTs的导带进而传到电极表面,而聚多巴胺具有较高的LUMO、HOMO能级,这就进一步加快了电子-空穴对的分离,提高了电子传导速率,进而增大了光电流信号。氧氟沙星适配体与聚多巴胺能够通过迈克尔加成反应固定在电极上,在最佳条件下,此光电适配体传感器在检测氧氟沙星时表现出较低的检测下限0.75pM,并且当OFL的浓度从5.0 pM增加到100 nM时,传感器的光电流响应与OFL浓度的对数成正比。该传感器实现了对OFL的光电化学检测,具有线性范围宽、检测下限低,灵敏度高、稳定性好、特异性强等优点,可用于食品和水样的检测。2、通过简便的两步合成将WS2和Bi2S3修饰在ITO电极上,成功构建了光电化学检测平台。DNA适配体通过壳聚糖固定在电极上,然后通过碱基互补配对将适配体互补链固定在电极上,并结合罗丹明B(RhB)的放大技术,实现了对氨苄青霉素(AMP)的定量检测。其中,WS2通过电泳沉积技术固定在ITO上,然后再通过层层离子吸附法(SILAR)将Bi2S3修饰在WS2表面。Bi2S3的修饰极大地增加了对可见光的吸收,加快了电子-空穴分离,增加了电子转移速率,显著增加了光电流。当对AMP进行检测时,检测下限为0.05 pM,线性范围为0.1pM50 nM,可以看出该传感器具有检测下限低、线性范围宽、灵敏度高、稳定性好、特异性强等优点,为AMP的残留检测提供了一种有效的方法。
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