【摘要】：固態(tài)納米通道因結(jié)構(gòu)多孔、孔徑可調(diào)、表面積大、易于修飾等優(yōu)點在檢測分析中被廣泛研究,基于通道孔徑變化產(chǎn)生信號是主要途徑之一,高效且簡便地調(diào)控通道孔徑變化的新技術(shù)是當前研究前沿和挑戰(zhàn)。酶具有高催化活性,但納米通道內(nèi)酶催化的研究和應用鮮有報道。本文以陽極氧化鋁納米通道(anodic aluminum oxide,AAO)作為檢測平臺,以葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOx)和辣根過氧化物酶(horse radish peroxidase,HRP)作為模型酶,探索了酶在納米通道中的催化性能,并基于酶催化產(chǎn)生有機聚合物和無機納米粒子,獲得了酶在納米限域空間的催化特性,最終開發(fā)成葡萄糖檢測方法。主要研究內(nèi)容、研究結(jié)果和結(jié)論如下:1、酶催化誘導納米通道內(nèi)聚合物生長及酶動力學研究采用酶催化誘導納米通道孔徑變化進而引起通道電流信號改變來構(gòu)建酶分析方法。通過干燥方法將HRP固定在納米通道內(nèi),HRP催化H202氧化鄰苯二胺(o-phenylenediamine,o-PD)聚合并堵塞納米通道,從而降低通道離子電流,藉此進行HRP催化效果分析。基于HRP高效催化活性,離子電流下降可達到初始值的99.6%,并進一步評估納米限域空間內(nèi)的酶催化動力學。通過比較游離和吸附在表面酶的催化反應,發(fā)現(xiàn)HRP催化H2O2具有類似的表觀動力學常數(shù)Km值,而底物o-PD由于位阻和擴散抑制使酶催化呈現(xiàn)出較高的Km值。2、基于納米通道內(nèi)雙酶催化聚合物生長的葡萄糖檢測研究利用酶催化誘導納米通道內(nèi)聚合物沉積開發(fā)葡萄糖檢測方法。將GOx和HRP同時固定在納米通道內(nèi),加入葡萄糖后,GOx催化葡萄糖產(chǎn)生H2O2,然后HRP催化o-PD聚合并沉積,堵塞納米通道導致電流降低�；诖�,開發(fā)HRP催化聚合物生長檢測H2O2和GOx/HRP雙酶催化聚合物生長檢測葡萄糖的方法。該方法對H2O2和葡萄糖的線性檢測范圍(linear detection range,LDR)分別是2-20 mM 和 8-20 mM,檢測限(limit of detection,LOD)分別為 0.15 mM 和 4.36 mM。3、基于酶-催化-誘導制備無機納米粒子的比色法檢測葡萄糖以酶-催化-誘導制備普魯士藍納米粒子(prussian blue nanoparticles,PBNPs)作為比色探針,開發(fā)比色傳感法檢測白葡萄酒中的葡萄糖。將葡萄糖加入到GOx、FeC13和K3Fe(CN)6溶液中,10分鐘內(nèi)即可獲得由酶催化誘導PBNPs生成而導致的顏色變化。發(fā)現(xiàn)該方法在有氧和無氧狀態(tài)下均產(chǎn)生PBNPs,而無氧狀態(tài)是主要途徑。在最優(yōu)條件下,該方法對葡萄糖的LDR為4-500 μM,LOD為3.29 μM。該比色方法具有快速、簡單、靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點。4、基于納米通道內(nèi)酶-催化-誘導制備無機納米粒子的葡萄糖檢測研究結(jié)合以上研究結(jié)果,開發(fā)納米通道內(nèi)酶-催化-誘導制備無機納米粒子的葡萄糖檢測方法。加入葡萄糖后,修飾在納米通道上的GOx催化FeCI3和K3Fe(CN)6反應,在AAO表面和通道中生成PBNPs顆粒,電流明顯降低。該方法對葡萄糖的LDR為12-30mM,LOD為11.60mM,為檢測葡萄糖提供了新思路。
【圖文】：

邐二次逡逑ａ丨襯底杝氧化逡逑圖１－３兩步陽極氧化過程ｍ逡逑（引用獲得ＭＤＰＩ許可）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３．邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｗｏ－ｓｔｅｐ邋ａｎｏｄｉｚａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ＾７５ｌ邋Ｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄ邋ｂｙ邋ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎ邋ｏｆ逡逑Ｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ邋Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ邋Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．逡逑ＡＡＯ納米多孔膜是包含一個圓柱形中心孔的密排六方排列的晶胞陣列，如逡逑圖１－４所示。從通道結(jié)構(gòu)上可以分為單通和雙通。單通ＡＡＯ納米多孔膜垂直于逡逑鋁基板表面生長，在陽極氧化過程中，Ａ１２０３形成和溶解在孔底部尖端（即閉孔）逡逑達到電化學平衡。雙通ＡＡＯ納米多孔膜是在陽極氧化之后，將氧化物阻擋層和逡逑未反應的Ａ１基底去除得到自立式ＡＡＯ膜（即開孔）。ＡＡＯ孔隙結(jié)構(gòu)可通過結(jié)構(gòu)逡逑參數(shù)，例如孔徑（木），，孔間距離Ｕｍ），孔隙長度（Ｌｐ）來界定，如圖１－４所示。逡逑Ｚ邋馨？煖魯逡逑圖１＊４膜結(jié)構(gòu)的正面（ａ）和截面（ｂ）邋ＳＥＭ圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４．邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｔｏｐ邋（ａ）邋ａｎｄ邋ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ邋（ｂ）邋ｖｉｅｗｓ邋ｏｆ邋ＡＡＯ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑７逡逑

Ｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ邋Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ邋Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．逡逑ＡＡＯ納米多孔膜是包含一個圓柱形中心孔的密排六方排列的晶胞陣列，如逡逑圖１－４所示。從通道結(jié)構(gòu)上可以分為單通和雙通。單通ＡＡＯ納米多孔膜垂直于逡逑鋁基板表面生長，在陽極氧化過程中，Ａ１２０３形成和溶解在孔底部尖端（即閉孔）逡逑達到電化學平衡。雙通ＡＡＯ納米多孔膜是在陽極氧化之后，將氧化物阻擋層和逡逑未反應的Ａ１基底去除得到自立式ＡＡＯ膜（即開孔）。ＡＡＯ孔隙結(jié)構(gòu)可通過結(jié)構(gòu)逡逑參數(shù)，例如孔徑（木），孔間距離Ｕｍ），孔隙長度（Ｌｐ）來界定，如圖１－４所示。逡逑Ｚ邋馨？煖魯逡逑圖１＊４膜結(jié)構(gòu)的正面（ａ）和截面（ｂ）邋ＳＥＭ圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４．邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｔｏｐ邋（ａ）邋ａｎｄ邋ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ邋（ｂ）邋ｖｉｅｗｓ邋ｏｆ邋ＡＡＯ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑７逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;TP212

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陸靜蓉;朱炳龍;李靜;秦恒飛;岳喜龍;童霏;吳娟;樊紅杰;周全法;;納米金材料的制備技術(shù)及應用研究進展[J];江蘇理工學院學報;2018年06期

2 廉曉麗;楊毅梅;;納米金在腫瘤診斷治療中的研究現(xiàn)狀[J];實用醫(yī)藥雜志;2019年01期

3 王娟;姚繼軍;;單顆粒-電感耦合等離子體質(zhì)譜測定白酒中納米金的方法[J];環(huán)境化學;2017年12期

4 吳睿;張強;劉存芳;;納米金的應用[J];貴金屬;2017年S1期

5 王海青;;納米金在生物醫(yī)學中的應用[J];數(shù)碼世界;2017年03期

6 李林梅;羅穎;李敏;宋太發(fā);;花狀納米金和球形納米金的催化活性對比研究[J];材料開發(fā)與應用;2014年02期

7 袁帥;劉崢;馬肅;;納米金粒子的理化性質(zhì)、制備及修飾技術(shù)和應用研究現(xiàn)狀及進展[J];材料導報;2012年09期

8 盧海霞;吳再生;晉曉勇;沈國勵;俞汝勤;;一種新的納米金半網(wǎng)狀膜的酶生物電化學傳感器[J];高等學校化學學報;2009年02期

9 張百奇;納米金的應用[J];黃金;2003年06期

10 馮樹波;楊嶸晟;薛平;;聚乙烯基咪唑為穩(wěn)定劑制備納米金的研究[J];巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學院學報;2016年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 廉學明;金潔;田佳;趙漢英;;具有溫度響應可逆收縮的納米金球簇[A];2009年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

2 何微娜;林豐;郭祥群;;自旋標記-發(fā)光納米金多模式探針研究[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第9分會場摘要集[C];2012年

3 賀全國;陳洪;湯建新;何農(nóng)躍;劉正春;聶立波;;銪配合物在納米金上的組裝與時間分辨熒光性質(zhì)[A];科技、工程與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學術(shù)年會論文集[C];2004年

4 王娟;姚繼軍;;單顆粒-電感耦合等離子體質(zhì)譜測定白酒中納米金特性的方法研究[A];2017中國環(huán)境科學學會科學與技術(shù)年會論文集（第三卷）[C];2017年

5 吳晨晨;漆斌;張海波;周曉海;;納米金的合成及其在重金屬離子檢測中的應用[A];中國化學會第十六屆膠體與界面化學會議論文摘要集——第三分會：軟物質(zhì)與超分子自組裝[C];2017年

6 王東輝;董同欣;史喜成;程代云;;制備條件對納米金催化劑活性的影響[A];納米材料與技術(shù)應用進展——第四屆全國納米材料會議論文集[C];2005年

7 賈文峰;李津如;林官華;江龍;;簡單方法制備單分散納米金花及其表面拉曼增強應用[A];中國化學會第十三屆膠體與界面化學會議論文摘要集[C];2011年

8 張艷;徐秦峰;張春陽;;基于等溫擴增的納米金比色法超靈敏檢測轉(zhuǎn)錄因子[A];中國化學會第29屆學術(shù)年會摘要集——第04分會：納米生物傳感新方法[C];2014年

9 劉坤輝;楊文;王仁念;宋迪;蘇紅梅;;納米金聚集引起的有機染料激發(fā)三重態(tài)增強[A];中國化學會第29屆學術(shù)年會摘要集——第39分會：化學動力學[C];2014年

10 吳晨晨;漆斌;張海波;周曉海;;納米金的合成及其在重金屬離子檢測中的應用[A];中國化學會第十六屆膠體與界面化學會議論文摘要集——第二分會：功能微納米材料[C];2017年

相關(guān)重要報紙文章 前5條

1 趙路　譯;納米金星熱殺腫瘤[N];中國科學報;2012年

2 記者 張夢然;不用病毒，納米顆粒也能遞送CRISPR“剪刀”[N];科技日報;2017年

3 記者　任荃;納米金球讓基因拷貝不走樣[N];文匯報;2006年

4 何屹;納米金晶簇的催化活性與大小有關(guān)[N];科技日報;2008年

5 本報記者 童岱;劉揚：發(fā)現(xiàn)“神水”之毒[N];北京科技報;2009年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 戴煌;基于納米通道酶傳感器的葡萄糖檢測[D];浙江大學;2018年

2 董文飛;金屬有機框架及其衍生物的模擬酶特性及分析應用研究[D];西南大學;2018年

3 沈文麗;不同真菌合成納米金的特性及其調(diào)控[D];大連理工大學;2018年

4 朱晉華;納米顆粒相變熱力學和電化學熱力學的理論和實驗研究[D];太原理工大學;2017年

5 李慧;新型能量受體納米鈀在熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)中的研究與應用[D];武漢大學;2015年

6 Farooq Muhammad Umar;納米金和釓摻雜氧化鋅量子點納米載體改善化療效果[D];電子科技大學;2018年

7 戴宏偉;金銀納米結(jié)構(gòu)的三階非線性光學特性及其熱電子弛豫過程研究[D];華中科技大學;2017年

8 燕雙仟;多尺度材料與裝置在腫瘤診斷治療應用中的新方法研究[D];華中科技大學;2017年

9 顧超;幾種硫族化合物超細/異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的合成策略及應用研究[D];中國科學技術(shù)大學;2018年

10 趙曉旭;納米金使裸鼠結(jié)直腸癌血管減壓及其分子機制[D];暨南大學;2018年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 冷鳳;基于納米酶的納米等離子體催化傳感研究[D];重慶大學;2018年

2 聶午陽;納米金制備新方法及其應用研究[D];中南林業(yè)科技大學;2014年

3 賈曉波;基于碳納米管/納米金復合材料的即時檢測技術(shù)研究[D];西北大學;2018年

4 李春雨;甲烷氧化菌素功能化納米金的銅配位組裝及擬酶活性[D];哈爾濱商業(yè)大學;2018年

5 胡錦輝;金納米結(jié)構(gòu)的制備及其在催化和表面增強拉曼中的應用[D];陜西師范大學;2018年

6 侯慧敏;尺寸和形貌調(diào)控的納米金與蛋白質(zhì)相互作用的研究[D];河南師范大學;2018年

7 田茂杰;納米金介導的電化學發(fā)光免疫分析研究[D];成都理工大學;2018年

8 趙銀蘋;兩種小分子藥物及靶向修飾納米金SERS技術(shù)應用于腫瘤的診療[D];長春工業(yè)大學;2018年

9 戴立威;高分子/納米金彩虹薄膜的制備及其智能調(diào)控變色的研究[D];中國科學院大學(中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所);2017年

10 丁玎;生物分子功能化納米酶的模擬酶性質(zhì)及可視化生物傳感應用[D];揚州大學;2018年

本文編號：2628818