基于無機(jī)層狀納米材料的新型電化學(xué)生物傳感器的研究.pdf

1、生物傳感器在醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品及軍事等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值，已引起世界各國的極大關(guān)注。層狀納米材料具有結(jié)構(gòu)規(guī)整、化學(xué)組成可調(diào)變及可插層組裝等特性，而且層狀納米材料剝層后的納米片具有更開放的結(jié)構(gòu)。本課題基于層狀二氧化錳、磷酸鋯及其納米片材料制備新型電化學(xué)生物傳感器，得到的生物傳感器具有良好的穩(wěn)定性、抗干擾性等，為新型電化學(xué)生物傳感器的開發(fā)提供了新思路，具有廣闊的應(yīng)用前景。 1.采用生物相容性材料-磷酸鋯納米片(ZrPNS)固定

2、辣根過氧化酶(HRP)，X-射線衍射(XRD)結(jié)果表明ZrPNS在HRP-ZrPNS膜中保持無序結(jié)構(gòu)。傅立葉變換紅外光譜(FTIR)結(jié)果表明HRP在ZrPNS膜中保持了其基本結(jié)構(gòu)。HRP-ZrPNS修飾玻碳電極(GCE)實(shí)現(xiàn)了HRP的直接電化學(xué)。以此為基礎(chǔ)制備了第三代H<,2>O<,2>生物傳感器，該傳感器對(duì)H<,2>O<,2>具有較快的響應(yīng)時(shí)間和較寬的線性響應(yīng)范圍。 2.利用帶相反電荷的肌紅蛋白(Mb)和ZrPNS之間的靜電吸

3、引作用在固體基質(zhì)表面交替吸附制備了{(lán)Mb/ZrPNS}<,n>層層自組裝電活性薄膜，用電化學(xué)交流阻抗譜(EIS)監(jiān)測(cè)和證明了膜的線性生長(zhǎng)。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)結(jié)果表明ZrPNS在{Mb/ZrPNS}<,n>層層自組裝薄膜中趨向平行于固體基質(zhì)表面而使組裝薄膜非常平滑。該薄膜修飾GCE在空白底液中出現(xiàn)了一對(duì)峰形良好、幾乎可逆的Mb亞鐵血紅素Fe<'Ⅲ>/Fe<'Ⅱ>的氧化還原峰，表明Mb在該膜內(nèi)實(shí)現(xiàn)了與GCE表面的直接電子轉(zhuǎn)移。與其

4、它用非導(dǎo)電納米粒子或聚離子與Mb層層自組裝薄膜相比，{Mb/ZrPNS}<,n>膜具有許多優(yōu)異的性能，如Mb高的表面覆蓋度(Γ<'*>)，對(duì)H<,2>O<,2>良好的電催化活性等。 　　3.以陽離子型生物相容性聚合物-陽離子纖維素(QY)為固定化載體固定葡萄糖氧化酶(GOD)， FTIR、紫外-可見光譜(UV-Vis)、圓二色光譜(CD)結(jié)果表明GOD在QY膜中保持了它的基本結(jié)構(gòu)。用FESEM對(duì)聚合物膜以及酶膜的表面形貌進(jìn)行了研究。以

5、QY為固定化載體固定GOD制備的第一代葡萄糖生物傳感器對(duì)葡萄糖響應(yīng)迅速，并具有較高的靈敏度。以二茂鐵為電子媒介體制備了第二代葡萄糖生物傳感器，該媒介體型葡萄糖生物傳感器表現(xiàn)出良好的抗干擾能力，對(duì)葡萄糖的線性響應(yīng)范圍也進(jìn)一步擴(kuò)展。OY價(jià)格低廉，而且固定化方法簡(jiǎn)便，因此這種基于QY的生物傳感器有望獲得實(shí)際應(yīng)用。 4.利用生物相容性聚合物QY-二氧化錳納米片(MNS)納米復(fù)合材料固定HRP，F(xiàn)TIR和CD結(jié)果表明HRP在OYIMNS膜

6、中保持了其基本結(jié)構(gòu)。HRP-QY-MNS修飾GCE在空白底液中于-0.272 V(vs.Ag/AgCl)處出現(xiàn)了一對(duì)幾乎可逆的氧化還原峰，表明HRP在該膜內(nèi)實(shí)現(xiàn)了和電極之間的直接電子轉(zhuǎn)移。與固定HRP的其它材料相比，這種有機(jī)一無機(jī)納米復(fù)合材料修飾酶電極展示出許多優(yōu)良的性能：較高的表面覆蓋度、較快的響應(yīng)、對(duì)H<,2>O<,2>良好的電催化活性以及良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性等。 5.用剝離/再組裝方法把亞甲基藍(lán)(MB)插入到層狀二氧化錳(bi