磁性納米粒子的電化學(xué)轉(zhuǎn)化及生物傳感應(yīng)用.pdf

1、納米粒子電化學(xué)開辟了納米技術(shù)新方向并在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出誘人前景。納米復(fù)合材料可結(jié)合多個組分的性質(zhì)甚至表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，應(yīng)用廣泛，其合成方法和性能開發(fā)是前沿和難點。磁性納米粒子基于獨特的磁力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和其它物理/化學(xué)性質(zhì)備受關(guān)注，廣泛用于分離富集及光致發(fā)熱治療腫瘤等領(lǐng)域，但其電化學(xué)拓展鮮有報道?；谄浔旧碡S富且優(yōu)異的性質(zhì)和功能，結(jié)合靈活電化學(xué)技術(shù)，可望進一步豐富磁性材料的性質(zhì)，制備多功能磁性納米復(fù)合材料，籍此研制新型生物傳感器。在本學(xué)位論

2、文中，我們主要綜述了電化學(xué)生物傳感器、磁性納米粒子和普魯士藍的研究進展。在這些基礎(chǔ)上，我們在溫和環(huán)境下采用多種電化學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化氧化鐵磁性納米粒子成為高電化學(xué)活性和催化性的普魯士藍，并結(jié)合金共沉積技術(shù)制備了普魯士藍一金復(fù)合材料，籍此研制了以磁性納米粒子為標記物的三明治型免疫生物傳感器和免標記型適體生物傳感器，效果滿意。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴開發(fā)了中性水相體系中電化學(xué)轉(zhuǎn)化Fe2O3磁性納米粒子(MNPs)成為普魯士藍(PB)的新方

3、法并用于生物傳感信號放大檢測禽流感病毒。在中性的K3Fe(CN)6溶液中，在磁場控制下，金電極表面施加高電位觸發(fā)電化學(xué)析氧形成局部強酸性環(huán)境使磁性納米粒子化學(xué)反應(yīng)釋放鐵離子;接下來施加低電位電化學(xué)還原得到K4Fe(CN)6與鐵離子反應(yīng)生成普魯士藍。控制氧化電位和時間可調(diào)控普魯士藍生成速度及性質(zhì)。該方法在MNPs的磁性基礎(chǔ)上進一步拓展了其電化學(xué)，在中性初始環(huán)境下進行且空間可控地生成強電化學(xué)活性的普魯士藍。受此啟發(fā)，我們進一步開發(fā)了以MNP

4、s為標記物的三明治型免疫生物傳感器，然后基于電化學(xué)轉(zhuǎn)化MNPs標記物生成的PB的電化學(xué)性質(zhì)高效放大信號以靈敏檢測禽流感病毒(H5N1)。該生物傳感器檢測范圍為0.0025 HAU-0.16 HAU（5μL樣品），檢測限為0.00074 HAU，比同類傳感器低了1個數(shù)量級。⑵開發(fā)了結(jié)合MNPs電化學(xué)轉(zhuǎn)化和金電沉積技術(shù)的新法制備PB-Au納米復(fù)合物并用于高性能的安培化學(xué)傳感。首先，通過磁場將MNPs固定在金磁電極表面，在2 mM HAuCl

5、4，1 mM K3[Fe(CN)6]以及0.1 M K2SO4溶液中，采用開發(fā)的電化學(xué)轉(zhuǎn)化法獲得PB，同時，在低電位過程中，電還原的金與PB均勻混合，最終獲得PB-Au復(fù)合材料。通過控制前驅(qū)體的比例可調(diào)控PB-Au納米復(fù)合物的尺寸及形貌。采用掃描電鏡技術(shù)和多種電化學(xué)技術(shù)對其形貌、電化學(xué)性能及催化性能進行表征并與常規(guī)PB修飾電極進行比較。PB-Au納米材料修飾的電極導(dǎo)電性好、測試穩(wěn)定性好，對H2O2還原和氧化的催化性能優(yōu)異，明顯優(yōu)于從常規(guī)

6、PB或金納米粒子修飾電極。PB-Au修飾電極傳感H2O2線性檢測區(qū)間為0.002-5.7mM，靈敏度為934μA·cm-2·mM-1，檢測下限低（72 nM），并有優(yōu)異的操作和儲存穩(wěn)定性。⑶基于PB-Au復(fù)合膜開發(fā)免標記電化學(xué)適體生物傳感器?；赑B-Au納米材料的高導(dǎo)電性、協(xié)同催化特性及生物親和性，以及其表面豐富的金結(jié)合位點，我們在復(fù)合物表面固定巰基修飾適體并用于捕獲凝血酶。通過凝血酶對電極表面?zhèn)髻|(zhì)和導(dǎo)電性的影響，以PB的電化學(xué)活性和