發(fā)布時(shí)間：2018-04-18 14:51

  本文選題：無酶葡萄糖傳感器 + Fe_3O_4納米柱陣列　； 參考：《武漢科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：最新調(diào)查顯示我國糖尿病患者已達(dá)1億人，血糖儀被廣泛用于糖尿病患者血糖水平的監(jiān)測，能夠方便快捷的顯示出血液中葡萄糖的濃度，以監(jiān)控糖尿病患者的病情。目前市場上主流的血糖儀采用電化學(xué)方法，通過測量血液中的葡萄糖與試紙上的葡萄糖氧化酶反應(yīng)產(chǎn)生的電流以測定血糖濃度。但基于酶的傳感器對光、熱、pH值等條件敏感，不易長期保存，并且酶試劑的價(jià)格較高，給血糖儀帶來較高的耗材成本。為解決這些問題，無酶型葡萄糖傳感器成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，許多金屬和金屬氧化物，例如鉑、鈀、銀、銅、鎳等，已被用于發(fā)展無酶傳感器。鐵及鐵合金是應(yīng)用最為廣泛的金屬材料，具有良好的機(jī)械性能和生物相容性，是人體不可缺少的微量元素，并且還是用途廣泛的催化劑。然而，基于鐵及鐵合金鐵的無酶傳感器鮮有報(bào)道，并且對葡萄糖檢測的靈敏度和選擇性顯著低于其它金屬或金屬氧化物。本文通過在鐵和不銹鋼材料上制備納米柱和納米孔陣列結(jié)構(gòu)，不但具有很大比表面積，還能夠?yàn)殡娮觽鲗?dǎo)提供便捷的通道，顯著改善了鐵基無酶傳感器的分析性能。通過掃描電鏡（SEM）、EDS能譜、X射線晶體衍射（XRD）和Raman光譜等材料表征手段研究了鐵基納米陣列結(jié)構(gòu)的形貌、成分和晶體結(jié)構(gòu)，以循環(huán)伏安法（CV）和電化學(xué)時(shí)間-電流（i-t）曲線研究了葡萄糖在鐵基納米陣列結(jié)構(gòu)上的響應(yīng)。主要研究內(nèi)容如下： （1）利用電化學(xué)陽極氧化在純鐵片表面制備出了結(jié)構(gòu)規(guī)整的Fe2O3納米管陣列，單個納米管直徑約70nm，管長約2.5μm，然后在5%氫氣氣氛下500℃退火處理，制備出一維納米結(jié)構(gòu)的Fe3O4納米柱陣列，在檢測電位0.6V、0.1MNaOH的溶液中對葡萄糖的檢測限為0.1μM（信噪比S/N=3），在0.5μM到765.5μM的葡萄糖濃度范圍內(nèi)，F(xiàn)e3O4納米柱陣列對葡萄糖響應(yīng)的靈敏度為406.9μA·cm2·mM1，在765.5μM到3.7mM的葡萄糖濃度范圍內(nèi)，F(xiàn)e3O4納米柱陣列對葡萄糖響應(yīng)的靈敏度為134.1μA·cm2·mM1。 Fe3O4納米柱陣列對葡萄糖的檢測具有良好的穩(wěn)定性，10次連續(xù)測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）僅為4.8%，并且在常溫保存45天后，其響應(yīng)值與初始響應(yīng)值的RSD僅為4.7%，能夠滿足血糖分析的要求。Fe3O4納米柱陣列對葡萄糖的檢測還具有良好的選擇性，血液中的生物分子如尿酸（UA）、抗壞血酸（AA）、多巴胺、4-乙酰氨基酚、5-羥色胺、果糖和甘露糖等對葡萄糖測定的干擾很小，F(xiàn)e3O4納米柱陣列對人體血液樣本中葡萄糖的測定結(jié)果與本地醫(yī)院血液分析儀的測定結(jié)果基本一致，其RSD僅為3.1%。采用標(biāo)準(zhǔn)加入法分析血糖濃度的回收率為95～98%以上，說明測定結(jié)果具有很好的可靠性。 （2）利用陽極氧化法在316L不銹鋼片表面制備了納米孔陣列結(jié)構(gòu)，在氫氧化鈉溶液中轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米孔/納米針陣列復(fù)合結(jié)構(gòu)（aciculas@NPs），對葡萄糖的檢測靈敏度相對于拋光不銹鋼材料得到了極大提高，在檢測電位0.5V、0.1MNaOH的溶液中對葡萄糖的檢測限為0.5μM（S/N=3），，葡萄糖濃度從1μM至1664μM之間，響應(yīng)電流與濃度具有良好的線性關(guān)系，對葡萄糖響應(yīng)的靈敏度為194.4μA·cm2·mM1。本文制備的aciculas@NPs對葡萄糖檢測的穩(wěn)定性良好，10次連續(xù)測定結(jié)果的RSD僅為4.9%，并且在常溫保存45天后，其響應(yīng)值與初始響應(yīng)值的RSD僅為3.7%。對葡萄糖響應(yīng)的選擇性良好，血液中的UA和AA引起的測定干擾很小，并且測定結(jié)果與本地醫(yī)院血液分析儀的測定結(jié)果基本一致，其RSD小于5%。采用標(biāo)準(zhǔn)加入法分析血糖濃度的回收率為90%以上，說明該傳感器測定結(jié)果的可靠性良好。
[Abstract]:In order to solve these problems , no enzyme - type glucose sensor has been used in the development of non - enzyme sensors .

( 1 ) The structure - structured Fe2O3 nanotube array was prepared on the surface of pure iron sheet by electrochemical anodic oxidation , the diameter of the single nanotube was about 70nm , the tube length was about 2.5 渭m , and then annealed at 500 鈩

本文編號：1768829