基于碳材料和金屬納米材料構(gòu)建電致化學(xué)發(fā)光手性傳感器研究.pdf

1、手性是自然界的本質(zhì)屬性之一，生命活動(dòng)中重要的基礎(chǔ)生物大分子如蛋白質(zhì)、多糖、核酸和酶等幾乎均是手性分子。手性化合物與生命過程有緊密的聯(lián)系，對(duì)映體的不同構(gòu)型在生物體內(nèi)的藥理活性和作用、代謝過程等能表現(xiàn)出明顯的差異，因此發(fā)展成本低廉、操作簡單、響應(yīng)靈敏和檢測快速的手性識(shí)別技術(shù)成為分析檢測的研究熱點(diǎn)。電致化學(xué)發(fā)光技術(shù)無需外加激發(fā)光源、背景信號(hào)低、線性范圍寬、靈敏度高、儀器操作簡單，可作為一種新型檢測手段應(yīng)用于手性識(shí)別研究。碳材料和金屬納米材料具

2、有比表面積大、導(dǎo)電性好和生物相容性優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于生物分子等手性選擇劑的固載，為電致化學(xué)發(fā)光手性傳感器的制備奠定了良好的基礎(chǔ)。本文結(jié)合碳材料和金屬納米材料構(gòu)建手性傳感界面，并利用電致化學(xué)發(fā)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)青霉胺和氨基酸對(duì)映體快速靈敏的識(shí)別和檢測。主要工作分為以下三部分：
　　1.研究了血紅蛋白/金納米-類石墨烯相氮化碳納米片修飾的玻碳電極對(duì)青霉胺（Pen）對(duì)映體的手性識(shí)別作用。采用透射電子顯微鏡（TEM）、紫外-可見（UV-

3、Vis）和電化學(xué)交流阻抗（EIS）技術(shù)對(duì)不同納米材料的形貌、組成及電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。該體系以類石墨烯相氮化碳納米片為發(fā)光探針，過硫酸根為共反應(yīng)試劑，并采用原子力顯微（AFM）和電致化學(xué)發(fā)光（ECL）技術(shù)探究了該納米復(fù)合材料與青霉胺對(duì)映體之間的選擇性作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Pen對(duì)映體表現(xiàn)出較大的形貌差異和ECL信號(hào)強(qiáng)度差異，且D-Pen的ECL信號(hào)響應(yīng)更強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了Pen對(duì)映異構(gòu)體的手性區(qū)分。實(shí)驗(yàn)初步探討了可能的識(shí)別機(jī)理，并應(yīng)用于青霉胺藥

4、片的分析檢測，為青霉胺藥物的手性分析研究提供了新的檢測途徑。
　　2.探討了基于 L-谷氨酸脫氫酶、聯(lián)吡啶釕-鉑納米復(fù)合粒子和還原氧化石墨烯-碳納米管-Nafion納米復(fù)合材料構(gòu)建的手性生物傳感界面對(duì)谷氨酸（Glu）對(duì)映體的選擇性識(shí)別作用。采用傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）、EIS、SEM和循環(huán)伏安（CV）等技術(shù)考察了納米復(fù)合材料的組成、形貌和電極修飾過程的電化學(xué)性能。該體系以聯(lián)吡啶釕（Ru(bpy)32+）為發(fā)光探針檢測電致化

5、學(xué)發(fā)光信號(hào)。L-谷氨酸脫氫酶在輔酶（NAD+）作用下特異性催化氧化L-谷氨酸，同時(shí)NAD+被還原為Ru(bpy)32+的共反應(yīng)試劑NADH，極大地增強(qiáng)Ru(bpy)32+的發(fā)光強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該生物傳感器對(duì)L-Glu產(chǎn)生良好的ECL信號(hào)響應(yīng)，而對(duì)D-Glu幾乎無響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)L-Glu的選擇性識(shí)別和高靈敏檢測。
　　3.研究了 D-氨基酸氧化酶/金-鉑納米線/還原氧化石墨烯-氯化血紅素-半胱氨酸納米復(fù)合材料修飾玻碳電極的傳感界

6、面對(duì)D-丙氨酸（D-Ala）的特異性識(shí)別。采用UV-Vis、CV、SEM、ECL等技術(shù)考察了納米材料的光電特性和修飾界面的表面形貌及電致化學(xué)發(fā)光特性。D-氨基酸氧化酶能特異性催化氧化D-Ala產(chǎn)生H2O2，同時(shí)H2O2又被金-鉑納米線和還原氧化石墨烯-氯化血紅素-半胱氨酸納米復(fù)合材料協(xié)同催化產(chǎn)生氧活性物質(zhì)（ROS），可作為魯米諾重要的共反應(yīng)試劑中間體，促進(jìn)ECL信號(hào)放大。實(shí)驗(yàn)中，該傳感器對(duì)D-Ala產(chǎn)生更好的ECL信號(hào)響應(yīng)。因此，該傳感