基于四氧化三鐵-石墨烯復合材料的化學生物傳感器研究.pdf

1、隨著納米技術的飛速發(fā)展，多功能的新型納米復合材料由于其優(yōu)異的性能引起科研工作者的廣泛關注。四氧化三鐵(Fe3O4)納米顆粒由于其較大的比表面積、優(yōu)良的催化性及較強的吸附能力等性能，已經(jīng)成為用途最廣泛的磁性納米材料之一。而石墨烯自問世以來，由于其特殊的結構及優(yōu)異的性能，在化學生物傳感領域成為競相關注的焦點。納米顆粒和石墨烯的協(xié)同作用導致其復合材料具有很多獨特且優(yōu)異的物理化學特性，使金屬氧化物-石墨烯復合材料在生物分析和檢測等方面具有潛在的

2、應用價值。本論文采用一鍋法合成Fe3O4/還原型氧化石墨烯(Fe3O4/rGO)復合材料，基于其優(yōu)良的導電性、催化性及吸附能力，本論文開展了如下相關研究工作:
　　1.構建了一種基于Fe3O4/rGO復合材料的靈敏檢測細胞外H2O2的無酶電化學傳感器。直接用Fe2+還原氧化石墨烯(GO)，在自還原的還原型石墨烯表面原位合成Fe3O4納米顆粒，以此快速簡單地合成Fe3O4/rGO復合材料，并對其形貌結構進行表征。制備了Fe3O4/r

3、GO復合材料修飾電極，利用循環(huán)伏安以及計時電流技術研究其對H2O2的電化學行為，結果表明該修飾電極在-0.3V電壓下對H2O2的還原具有高效的電化學催化性能，檢測靈敏度高達387.6μAmM-1cm-2，檢測下限為0.17μM（信噪比為3）。同時，該無酶的H2O2傳感器還具有較好的抗干擾性、可再生性和長期穩(wěn)定性。另外，基于這些優(yōu)異的分析檢測優(yōu)勢，我們將此傳感器應用于檢測CdTe量子點刺激下細胞釋放的H2O2。
　　2.基于Fe3O

4、4磁性納米顆粒的仿過氧化物酶的催化活性，將Fe3O4/rGO復合材料應用于細胞的比色分析。在H2O2存在時，F(xiàn)e3O4/rGO復合材料能催化過氧化物酶底物2，2'-聯(lián)氮-雙（3-乙基苯并二氫噻唑啉-6-磺酸）(ABTS)的氧化，生成氧化態(tài)ABTS，改變溶液顏色。Fe3O4/rGO復合材料可通過靜電作用結合到乳腺癌細胞(MCF-7)表面，且結合時間越長，細胞量越大，結合的復合材料也越多，催化ABTS后引起溶液顏色變化也越明顯。通過肉眼觀察

5、細胞表面復合材料量的不同引起的溶液顏色變化及區(qū)別，將Fe3O4/rGO復合材料成功用于細胞的比色分析。
　　3.構建了一種快速靈敏同時檢測鳥嘌呤和腺嘌呤的電化學檢測平臺?；贔e3O4/rGO復合材料優(yōu)異的性質，其修飾的玻碳電極對單獨的鳥嘌呤和腺嘌呤或者二者的混合物有很好的電化學催化活性，且對兩種嘌呤堿基的電化學檢測有很高的靈敏度、較寬的線性范圍及低檢測下限，具有較強的抗干擾能力。由此實現(xiàn)了酸消解的小牛胸腺DNA中鳥嘌呤和腺嘌呤的