本文關(guān)鍵詞：復(fù)合納米粒子的制備及其在生物傳感器中的應(yīng)用研究

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【摘要】：電化學(xué)生物傳感器由于具有操作簡單、靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點,在臨床醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代生命科學(xué)等方面有著廣泛的運用前景,其中電化學(xué)葡萄糖傳感器和電化學(xué)免疫傳感器在疾病的早期診斷和早期治療都表現(xiàn)出了非常優(yōu)異的性能,從而受到廣大傳感器研究者的高度關(guān)注。電化學(xué)傳感器的性能主要取決于載體材料,設(shè)計并合成出生物相容性好的載體材料成為電化學(xué)傳感器研究的關(guān)鍵。本論文主要從界面材料的合成著手,致力于研究出活性高、生物相容性好的載體材料,并將其運用到構(gòu)建電化學(xué)傳感器中,期望獲得穩(wěn)定性好、靈敏度高、易微型化的電化學(xué)葡萄糖傳感器和電化學(xué)免疫傳感器。主要內(nèi)容包括以下四個部分:第一部分,介紹了納米材料的功能及其在生物傳感器中的應(yīng)用,并對生物傳感器的概念、分類、工作原理等相關(guān)內(nèi)容進行了詳細(xì)的闡述。第二部分,采用氧化共沉淀法制備出具有超順磁性的四氧化三鐵粒子(Fe3O4NPs)并與聚乙烯亞胺(PEI)結(jié)合得到Fe3O4/PEI復(fù)合納米粒子;再通過靜電吸附作用結(jié)合納米金(Au),獲得了以四氧化三鐵(Fe3O4)為核PEI為殼,且殼層修飾納米金的復(fù)合納米粒子Fe3O4/PEI/Au。利用復(fù)合納米粒子Fe3O4/PEI/Au負(fù)載葡萄糖氧化酶(GOx),構(gòu)建了電化學(xué)葡萄糖傳感器。采用掃描電鏡(SEM)、紫外可見分光光度計(UV)等儀器設(shè)備,對復(fù)合納米粒子的形貌和結(jié)構(gòu)特征進行了表征,結(jié)合綜合電化學(xué)分析儀對傳感器的綜合性能進行了測試。根據(jù)熱重分析(TG)可知,PEI在Fe3O4 NPs表面的包覆量為23.31%。從電化學(xué)分析儀檢測的結(jié)果可知,傳感器的響應(yīng)時間為0.5 s,靈敏度達60.87μA mM-1cm-2,線性范圍為0~10 mM。第三部分,以磁性納米粒子、聚乙烯亞胺(PEI)和金納米為基底,制備出具有良好生物相容性的載體材料,并將其應(yīng)用于葡萄糖傳感器中。本章我們利用PEI含有的氨基(-NH2)與二茂鐵衍生物(Fc)中的羧基(-COOH)進行席夫堿反應(yīng)得到PEI/Fc復(fù)合物,并將其依次與磁性納米粒子(Fe3O4)、金納米(Au)進行結(jié)合,得到Fe3O4/PEI/Fc/Au復(fù)合納米粒子。利用Fe3O4/PEI/Fc/Au復(fù)合納米粒子負(fù)載GOx構(gòu)建了電化學(xué)葡萄糖傳感器。采用掃描電鏡(SEM)、紫外可見分光光度計(UV)等儀器設(shè)備,對復(fù)合納米粒子的形貌和結(jié)構(gòu)特征進行了表征,并利用綜合電化學(xué)分析儀對傳感器的綜合性能進行了表征。實驗結(jié)果表明,傳感器的響應(yīng)時間為0.3 s,靈敏度達62.71μA mM-1cm-2,線性范圍為0.09 mM。第四部分,利用復(fù)合納米粒子Fe3O4/PEI/Fc/Au固載甲胎蛋白抗體(anti-AFP),并采用1%BSA作為封閉劑,得到Fe3O4/PEI/Fc/Au/anti-AFP/BSA復(fù)合納米材料。最后再結(jié)合甲胎蛋白抗原(AFP),構(gòu)建了特異性強、重現(xiàn)性好、穩(wěn)定性好的電化學(xué)免疫傳感器。采用了掃描電鏡(SEM)、紫外分光光度計(UV)等儀器設(shè)備,對復(fù)合粒子的形貌和結(jié)構(gòu)特征進行了一系列表征,并利用循環(huán)伏安法對免疫傳感器的工作性能進行了表征。制備好的電化學(xué)免疫傳感器保存20天后,其電流響應(yīng)值標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.6%,說明傳感器具備良好的穩(wěn)定性。響應(yīng)時間0.9 s,檢測線為0.89 ng/mL。
【關(guān)鍵詞】：生物傳感器 金納米粒子 葡萄糖傳感器 二茂鐵衍生物 免疫傳感器
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 前言11-13
• 1.2 納米材料應(yīng)用于生物傳感器13-16
• 1.2.1 催化功能13-15
• 1.2.2 吸附功能15
• 1.2.3 控制反應(yīng)起止的功能15-16
• 1.3 酶傳感器16-22
• 1.3.1 電化學(xué)酶傳感器17
• 1.3.2 電化學(xué)酶傳感器的原理17
• 1.3.3 酶催化的動力學(xué)過程17-18
• 1.3.4 電化學(xué)酶傳感器的分類18-21
• 1.3.5 酶的負(fù)載方法21-22
• 1.4 免疫傳感器22-26
• 1.4.1 電化學(xué)免疫傳感器22
• 1.4.2 電化學(xué)免疫傳感器的原理22-23
• 1.4.3 電化學(xué)免疫傳感器的分類23-25
• 1.4.4 免疫分子的固定方法25-26
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容26-28
• 第2章 Fe_3O_4/PEI/Au復(fù)合納米粒子的制備及其在含酶型葡萄糖傳感器中的應(yīng)用研究28-46
• 2.1 引言28-29
• 2.2 實驗部分29-33
• 2.2.1 試劑與儀器29-30
• 2.2.2 Fe_3O_4納米粒子的制備30
• 2.2.3 Fe_3O_4-PEI納米粒子的制備30-31
• 2.2.4 Fe_3O_4-PEI-Au納米粒子的制備31
• 2.2.5 酶葡萄糖傳感器的制備31-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-45
• 2.3.1 磁性復(fù)合納米粒子的SEM33-34
• 2.3.2 磁滯回線34-35
• 2.3.3 熱重分析35
• 2.3.4 紫外可見吸收35-36
• 2.3.5 葡萄糖傳感器的電化學(xué)行為36-38
• 2.3.6 鐵氰化鉀溶液中的電化學(xué)行為38-40
• 2.3.7 酶葡萄糖傳感器實驗條件的優(yōu)化40-42
• 2.3.8 傳感器性能的測定42-44
• 2.3.9 傳感器的選擇性44-45
• 2.3.10 重現(xiàn)性和穩(wěn)定性45
• 2.4 小結(jié)45-46
• 第3章 Fe_3O_4/PEI/Fc/Au復(fù)合納米粒子構(gòu)建的含酶型葡萄糖傳感器的應(yīng)用研究46-63
• 3.1 引言46
• 3.2 實驗部分46-50
• 3.2.1 實驗試劑與儀器46-48
• 3.2.2 PEI-Fc復(fù)合納米粒子的制備48
• 3.2.3 Fe_3O_4-PEI-Fc復(fù)合納米粒子的制備48
• 3.2.4 Fe_3O_4-PEI-Fc-Au復(fù)合納米粒子的制備48
• 3.2.5 酶葡萄糖傳感器的制備48-50
• 3.3 結(jié)果與討論50-61
• 3.3.1 復(fù)合納米粒子的SEM表征50-51
• 3.3.2 熱重分析51-52
• 3.3.3 紫外吸收光譜的測定52-53
• 3.3.4 電極的電化學(xué)行為53-54
• 3.3.5 電極在阻抗溶液中的電化學(xué)行為54-56
• 3.3.6 實驗條件的優(yōu)化56-59
• 3.3.7 酶葡萄糖傳感器的性能59-60
• 3.3.8 酶葡萄糖傳感器的選擇性60-61
• 3.3.9 酶葡萄糖傳感器的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性61
• 3.4 小結(jié)61-63
• 第4章 基于人工電子媒介體合成的復(fù)合納米粒子在非標(biāo)記型免疫傳感器中的應(yīng)用研究63-76
• 4.1 引言63-64
• 4.2 實驗部分64-67
• 4.2.1 實驗試劑及儀器64-65
• 4.2.2 PEI-Fc復(fù)合物的制備65
• 4.2.3 Fe_3O_4/PEI/Fc生物相容性復(fù)合納米粒子的制備65-66
• 4.2.4 Fe_3O_4/PEI/Fc/Au磁性復(fù)合納米粒子的制備66
• 4.2.5 免疫傳感器的制備66-67
• 4.3 結(jié)果與討論67-75
• 4.3.1 復(fù)合納米粒子的SEM表征67
• 4.3.2 紫外吸收定量分析67-68
• 4.3.3 紅外光譜檢測68
• 4.3.4 電極的電化學(xué)行為68-70
• 4.3.5 浸泡時間的選擇70-71
• 4.3.6 掃描速度的影響71
• 4.3.7 實驗條件的優(yōu)化71-74
• 4.3.8 Fe_3O_4/PEI/Fc/Au免疫傳感器的性能74
• 4.3.9 Fe_3O_4/PEI/Fc/Au免疫傳感器的選擇性74-75
• 4.3.10 免疫傳感器的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性75
• 4.3.11 免疫傳感器的再生性能75
• 4.4 小結(jié)75-76
• 第5章 結(jié)論76-77
• 參考文獻77-84
• 致謝84-85

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