基于新型纳米材料的生物传感器研究

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近年来,生物传感器因具有灵敏性高,选择性好等特点而被广泛关注,相关研究发展迅速,并已被广泛应用于多个领域。本文利用新材料纳米金包裹细菌纤维素制成了过氧化氢传感器和葡萄糖传感器,利用碳纳米管修饰的碳纤维电极制成了单细胞分泌检测传感器。论文包括以下几个部分:   概述了生物传感器的基本原理和分类,较为详尽的介绍了三种电化学生物传感器:电流型,电位型和阻抗型生物传感器的基本原理和目前研究进展。对生物分子在传感器表面的固定化进行了概括,比较了各种固定化方法的优缺点。介绍了几种新型电极材料在生物传感器中的应用及其性能比较,总结出电化学生物传感器的发展趋势。   利用纳米金包裹细菌纤维素复合材料,研究了三种血红素蛋白在该复合材料上的固定化,制备了三种血红素蛋白修饰的过氧化氢传感器,比较了不同的纳米金包裹量对于传感器性能的比较。使用光谱学手段证明了三种血红素蛋白在复合材料上的固定对其活性无影响。优化了传感器检测过氧化氢的实验条件。发现在pH为7.4,工作电压为-150 mV时,传感器表现出较好的电化学响应,对于过氧化氢的检测,响应时间小于1 s,检出限达0.1μmol/L。10倍的尿酸,柠檬酸和葡萄糖对检测无干扰,连续8次测量RSD为1.6%,传感器保存20天后电流响应下降不超过10%。   在基于纳米金包裹细菌纤维素复合材料的过氧化氢传感器的基础上,开发了基于葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶的双酶葡萄糖传感器,讨论了双酶传感器的机理,优化了实验条件。发现在pH为7.4,工作电压为-150 mV,电子媒介体对苯二酚浓度为10μmol/L时,传感器对葡萄糖的响应达到最高的灵敏度,响应时间小于3 s,检出限达到2.3μmol/L。10倍浓度的尿酸,蔗糖,柠檬酸和L-赖氨酸对传感器无影响,连续8次测量RSD为1.2%,传感器保存1周后电流响应下降不超过10%。用制成的双酶传感器检测了实际血清样品中的血糖含量,得到了与医院值一致的结果。   制备了碳纤维电极,并且用该电极制成了碳纳米管修饰的碳纤维电极。用电镜对碳纳米管修饰碳纤维电极进行了表征。用铁氰化钾溶液对碳纤维电极和碳纳米管修饰碳纤维电极进行了电化学表征。成功使用碳纳米管修饰碳纤维电极检测溶液中多巴胺浓度,在此基础上,对单个PC12细胞不同位点多巴胺分泌过程进行了检测。   最后总结了论文的工作,并对未来工作进行了展望。
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