基于MIL-53型金属有机框架化合物的无酶葡萄糖电化学传感器

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lili00789563241
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近年来,糖尿病已经成为一个严重的公共卫生问题。时刻把控血糖浓度变化对于治疗和预防糖尿病具有重要意义。目前为止,商用的血糖仪都是酶基葡萄糖电化学传感器,酶容易受到外界环境的影响,从而影响最终的检测结果,并且此类葡萄糖传感器在制作过程中需要维持酶活性导致制备工艺复杂。所以,科研工作者们尝试使用稳定、廉价的纳米材料制作无酶葡萄糖电化学传感器电极。例如:贵金属、过渡金属与过渡金属氧化物、碳材料以及金属有机骨架化合物(MOF)等。MOF作为一种新型材料具有孔隙率高、比表面积大、孔道尺寸可调节以及易于功能化等优点。因此,本文合成MIL-53型金属有机骨架化合物,应用于电化学无酶葡萄传感器中。研究内容主要有以下几点:利用水热法合成MIL-53(Fe)材料,并用导电粘结剂粘附于金属钛片基底表面制作出电极。该电极对葡萄糖检测灵敏度为0.15302 mA·mM-1 cm–2(mol·L-1简记为M);线性范围是10μM0.8 mM;检出限为0.67μM(S/N=3);单支电极五次重现性标准偏差(Standard Deviation,RSD)RSD=3.57%;多支电极五次重现性RSD=3.83%。利用水热法合成MIL-53(Ni)材料,原位生长于泡沫镍基底表面,直接用于葡萄糖检测。灵敏度达到26.03 mA·mM-1 cm–2;线性范围为5 mΜ1.4 mM;检出限为0.33μM(S/N=3)。单支电极五次重现性RSD=4.16%,多支电极五次重现性RSD=3.77%。由于自支撑MIL-53(Ni)电极与MIL-53(Fe)电极同属于一种MIL-53型MOF所以都具有优异的抗干扰性、抗毒化性、重现性、稳定性。自支撑MIL-53(Ni)电极由于具有自支撑结构获得更高的灵敏度、更低的检出限、更宽的线性范围。并且将自支撑MIL-53(Ni)电极检测实际血清样品取得良好效果,加标回收率趋近100%。由于双金属材料具有协同效应,可以提高对葡萄糖的催化效果,本实验探索使用水热法合成自支撑MIL-53(NiFe)双金属MOF。双金属MOF直接生长于泡沫镍表面,直接应用于葡萄糖检测。该电极检出限为0.13μM(S/N=3);灵敏度为41.95mA·mM-1·cm–2;线性范围为2μM0.4 mM;单支电极五次重现性RSD=3.67%;多支电极五次重现性RSD=3.11%。并且具有优异的选择性、抗毒化能力与长期稳定性。为了除去MOF孔道中的残留的对苯二甲酸分子,提高电极的线性范围,对电极进行热处理,将线性范围扩大到2μM1.6 mM,同时保持着原电极优异的选择性、长期稳定性与抗毒化性。将两种双金属电极材料应用于实际血浆检测得到结果与实际血糖浓度相似,证明电极具有实际应用价值。
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