本文關(guān)鍵詞： 金屬納米材料 金屬有機(jī)框架 電化學(xué)適體傳感器　出處：《西南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來,納米材料引起了越來越多的研究者們的關(guān)注,這是因?yàn)榧{米材料的尺寸在100 nm左右,而這個尺寸正好處于宏觀物質(zhì)和微觀原子的交界點(diǎn),所以納米材料具有許多獨(dú)特的性質(zhì),比如小尺寸效應(yīng),表面效應(yīng),量子效應(yīng)以及宏觀量子的隧道效應(yīng)�；谝陨线@些特性,納米材料在光、電、熱、力、磁以及化學(xué)領(lǐng)域都有著廣泛地應(yīng)用。其中,納米材料具有的比表面積大、導(dǎo)電性好、吸附能力強(qiáng)、電催化活性高以及穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),使得它在電化學(xué)生物傳感器的研究發(fā)展中也有了非常多的應(yīng)用。本論文基于納米材料的上述優(yōu)點(diǎn),采用多種功能化納米材料,以凝血酶(TB)為檢測對象,構(gòu)建了一系列性能優(yōu)良的電化學(xué)生物傳感器。并應(yīng)用掃描電鏡(SEM)、拉曼光譜(Raman spectra)、電分析化學(xué)技術(shù)等對納米材料以及其構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器的性能進(jìn)行了表征。本研究工作主要分為下幾個部分:1.納米鉑修飾的氧化鋅花狀納米復(fù)合物的制備及其應(yīng)用研究該體系利用Zn(NO_3)_2·6H_2O與NaOH反應(yīng)制備花狀的ZnO納米材料,并在其表面用鉑納米顆粒(PtNPs)進(jìn)行修飾,合成得到了氧化鋅-鉑納米復(fù)合材料(ZnO/Pt)。所制備的ZnO納米材料具有比表面積大的特點(diǎn),可以有效提高其它粒子的固載量,因此可以用作電化學(xué)生物傳感器的載體。PtNPs具有生物相容性好、催化性能高和導(dǎo)電性強(qiáng)的特點(diǎn),因此不僅可以用來固載一些生物分子,還可以進(jìn)行催化和促進(jìn)電化學(xué)生物傳感器中電子的傳遞�；谝陨蠋c(diǎn),我們將ZnO/Pt納米復(fù)合材料應(yīng)用于電化學(xué)生物傳感器中進(jìn)行研究。PtNPs不僅可以固載適體和堿性磷酸酯酶(ALP)這些生物分子,還可以作為優(yōu)異的催化劑。當(dāng)?shù)滓褐写嬖?-萘基磷酸(P-NPP)時,ALP可以有效催化P-NPP的水解,同時原位生成具有電化學(xué)活性的產(chǎn)物1-萘酚(p-NP),它可以作為電子媒介體產(chǎn)生電化學(xué)信號,從而避免了額外的電子媒介體的引入;p-NP又被PtNPs催化氧化,最終實(shí)現(xiàn)電化學(xué)信號的放大,提高了電化學(xué)生物傳感器的靈敏度。該體系制備的ZnO/Pt納米復(fù)合材料在電化學(xué)生物傳感器中的應(yīng)用呈現(xiàn)了良好的效果。2.鈷金屬有機(jī)框架材料的制備及其應(yīng)用研究該體系由Co(NO_3)_2·6H_2O和2-氨基對苯二甲酸(NH_2-BDC)反應(yīng)合成了鈷金屬有機(jī)框架材料(Co-MOFs),并用鉑-鈀雙金屬納米粒子(PtPdNPs)對Co-MOFs進(jìn)行修飾,得到Co-MOFs/PtPdNPs納米復(fù)合材料。Co-MOFs不僅具有較大的比表面積,還具有電化學(xué)活性,因此Co-MOFs可以作為納米載體提高固載量,同時也作為電化學(xué)傳感器的信號標(biāo)簽產(chǎn)生電化學(xué)信號,無需額外引入電子媒介體,簡化實(shí)驗(yàn)操作過程。PtPdNPs同樣也是一物多用的材料,一方面,基于它良好的生物相容性可以被用來連接生物分子,另一方面,PtPdNPs這種雙金屬納米粒子具有比單金屬納米材料更優(yōu)異的催化活性,因此它可以作為優(yōu)良的催化劑并促進(jìn)電子的傳遞。基于以上幾點(diǎn),我們將Co-MOFs/PtPdNPs應(yīng)用于電化學(xué)傳感器中,并結(jié)合了其他電信號放大策略來研究其性能。Co-MOFs提供了電化學(xué)信號并有效提高PtPdNPs的固載量。PtPdNPs催化底物過氧化氫(H_2O_2),實(shí)現(xiàn)電化學(xué)信號的放大,使得我們構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性。3.金屬氧化物納米材料的制備及其應(yīng)用研究我們通過水熱法分別制備得到了四氧化三鐵(Fe_3O_4)磁性納米材料和氧化鋅(ZnO)納米材料,并以金納米粒子(AuNPs)分別進(jìn)行修飾得到氧化鋅-金(ZnO/Au)納米材料以及金包四氧化三鐵納米材料(Fe_3O_4/Au)。Fe_3O_4納米材料具有獨(dú)特的超順磁性,可利用這一特性進(jìn)行達(dá)到磁性分離的目的。本體系另一種金屬氧化物即ZnO納米材料可以在硝酸(HNO_3)的作用下溶解轉(zhuǎn)化為大量的Zn~(2+),而Zn~(2+)可以用來剪切DNA鏈。AuNPs具有好的生物相容性,因此可用來連接生物分子�；谝陨蠋c(diǎn),我們利用ZnO/Au納米材料和Fe_3O_4/Au納米材料構(gòu)建了一個電化學(xué)生物傳感器,并檢測了其性能。通過少量的ZnO納米材料到大量Zn~(2+)的轉(zhuǎn)化,DNA鏈上標(biāo)記的信號物質(zhì)也被大量剪切,從而大大提高了傳感器的靈敏度。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;TP212.2

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