納米復(fù)合材料構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器的研究.pdf

1、電化學(xué)生物分析技術(shù)是將微電子技術(shù)、材料技術(shù)、生物技術(shù)、納米技術(shù)等結(jié)合起來(lái)而發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)。電化學(xué)生物傳感器由于其生物特異性已在腫瘤標(biāo)志物、葡萄糖、過(guò)氧化氫等領(lǐng)域的研究中廣泛應(yīng)用。和其他分析技術(shù)如酶聯(lián)免疫法、單一徑向擴(kuò)散試驗(yàn)分析等相比，電化學(xué)生物傳感器具有靈敏度高、成本低、分析速度快和制備過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。在過(guò)去幾年里，新型納米復(fù)合材料由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)而在催化和電催化領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。這主要是由于納米復(fù)合材料具有較高的比

2、表面積和優(yōu)異的生物相容性。
　　近年來(lái)，隨著電化學(xué)生物傳感器技術(shù)的發(fā)展，更加高效的納米材料的發(fā)掘和如何將這些小分子的材料穩(wěn)定地固定于電極表面已成為高靈敏度、高穩(wěn)定性生物傳感器研制過(guò)程中的兩個(gè)重要問(wèn)題。本文利用新型納米材料：納米普魯士藍(lán)、納米四氧化三鈷、納米氧化亞銅和氫氧化鎳結(jié)合易成膜材料多巴胺等構(gòu)建一系列穩(wěn)定的納米復(fù)合材料用于電化學(xué)生物傳感器的研究。實(shí)驗(yàn)采用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、

3、紅外色譜（FT-IR）等對(duì)納米復(fù)合材料的制備過(guò)程進(jìn)行表征，采用電化學(xué)技術(shù)對(duì)傳感器組裝過(guò)程和性能進(jìn)行表征。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：
　　(1)本實(shí)驗(yàn)首先在納米金表面原位沉積普魯士藍(lán)，然后在核殼結(jié)構(gòu)納米金-普魯士藍(lán)的表面包覆一層易氧化聚合的多巴胺保護(hù)膜，利用多巴胺聚合表面殘留的大量氨基和羥基進(jìn)一步將納米鉑粒子修飾于聚多巴胺膜表面制得普魯士藍(lán)-聚多巴胺-納米鉑多層納米復(fù)合材料。將此復(fù)合材料修飾于金電極表面，協(xié)同使用辣根過(guò)氧化物酶用于H2O2濃

4、度的分析檢測(cè)。結(jié)果表明：聚多巴胺的引入有效增加了普魯士藍(lán)的穩(wěn)定性、納米鉑的負(fù)載量和后續(xù)辣根過(guò)氧化物酶的生物活性；由于普魯士藍(lán)、納米鉑和辣根過(guò)氧化物酶對(duì)H2O2的協(xié)同催化作用，酶功能化納米復(fù)合材料修飾電極對(duì)H2O2表現(xiàn)出良好的電還原活性。優(yōu)化條件下，對(duì)H2O2的檢測(cè)范圍為2.0×10-7~1.0×10-3 mol L-1。
　?。?）基于水熱法合成了形貌均一的納米 Co3O4，利用其強(qiáng)催化性能將其連同納米Pt和辣根過(guò)氧化物酶（HRP

5、）層層修飾于金電極表面，最終構(gòu)建出對(duì)H2O2具有三重催化作用的新型納米復(fù)合材料Co3O4-Pt-HRP修飾電極，并將其應(yīng)用于對(duì)H2O2的濃度檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)納米Co3O4與納米Pt的催化作用相互協(xié)同，并且納米 Pt較大的比表面積和優(yōu)良的生物相容性增加了后續(xù)辣根過(guò)氧化物酶的負(fù)載量與生物催化活性，從而提高了傳感器的靈敏度。在優(yōu)化條件下，對(duì)H2O2濃度的檢測(cè)范圍為2.0μmol L-1～7.1 mmol L-1，檢出限為0.9μmol L-1。

6、
　?。?）利用多巴胺自聚合特點(diǎn)，將菱形十二面體 Cu2O納米粒子包覆并功能化，置于氯金酸溶液中還原沉積納米金，制備氧化亞銅/聚多巴胺/納米金(Cu2O-PDA-Au)納米復(fù)合材料，構(gòu)建靈敏度高、穩(wěn)定性好的無(wú)標(biāo)記電流型甲胎蛋白免疫傳感器。通過(guò)FT-IR、XRD和TEM對(duì)該納米復(fù)合材料進(jìn)行表征，采用循環(huán)伏安分析（CV）和交流阻抗分析（EIS）考察修飾電極的電化學(xué)特性。菱形十二面體Cu2O較傳統(tǒng)納米Cu2O具有更好電荷轉(zhuǎn)移能力和催化活

7、性。聚多巴胺包覆層表面的氨基和羥基為該納米復(fù)合材料修飾蛋白提供了很好的微環(huán)境；納米金大的比表面積及良好的生物相容性，能夠增加蛋白固載數(shù)量且保持蛋白活性，加快電子傳輸，進(jìn)而增強(qiáng)免疫傳感器的靈敏度。在優(yōu)化條件下，免疫傳感器的檢測(cè)范圍為0.01～80 ng mL-1，檢出限為0.007 ng mL-1。
　　(4)采用層層組裝的方法成功制備了 GE/Ni(OH)2-PDA-Pt修飾電極，并將該修飾電極用于過(guò)氧化氫濃度的檢測(cè)。在優(yōu)化條件下