本文關(guān)鍵詞：基于還原氧化石墨烯的場效應(yīng)生物傳感器的構(gòu)建與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 場效應(yīng) 生物傳感 還原氧化石墨烯 生物分子 細(xì)胞

【摘要】：電學(xué)生物傳感器處在生命科學(xué)、電子科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)的交叉領(lǐng)域具有重要的研究意義。而場效應(yīng)生物傳感器作為一類電學(xué)生物傳感器,其不僅能直接將生物信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢宰x取的電信號,而且可以依托集成電路和信號處理及新材料的發(fā)展實現(xiàn)操作簡單、體積小、集成度高、靈敏高、實時監(jiān)測的生物檢測器件。石墨烯,由單層碳原子緊密堆積的二維平面材料,具有比表面積大、載流子遷移率高、低噪聲等優(yōu)點,是理想的電學(xué)傳感材料。目前,基于石墨烯的制備主要有物理和化學(xué)等方法,而采用石墨氧化還原法不僅能進行導(dǎo)電性能的調(diào)控而且其表面引入的含氧官能團和缺陷也增加了它的生物活性,使其在生物傳感器的應(yīng)用中展現(xiàn)了極大的吸引力和研究價值。本文旨在利用化學(xué)還原法制備的還原氧化石墨烯構(gòu)建液態(tài)門控場效應(yīng)器件,利用氧化石墨烯的容易制備和導(dǎo)電性調(diào)控的優(yōu)點,研究還原氧化石墨烯場效應(yīng)器件的電學(xué)特性和生物傳感機制。具體內(nèi)容為：(1)利用實驗室制備的氧化石墨烯溶液自組裝成氧化石墨烯薄膜,并將其轉(zhuǎn)移到電極上通過化學(xué)和熱還原法處理得到還原氧化石墨烯薄膜,從拉曼和電學(xué)等方面分析了氧化石墨烯薄膜還原前后表面結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性的改變程度,通過抗壞血酸和加熱還原處理得到了具有不同導(dǎo)電性能的還原氧化石墨烯薄膜,其導(dǎo)電性能最高增大約106倍。(2)利用還原氧化石墨烯薄膜作為傳感溝道構(gòu)建液態(tài)門控場效應(yīng)器件,在實驗中觀察到在溶液環(huán)境中不同還原程度的還原氧化石墨烯薄膜器件的電流-電壓曲線非線性特征,提高氧化石墨烯薄膜的還原程度以減少其表面大量的含氧官能團,能有效改善界面的歐姆接觸勢,保持器件在溶液環(huán)境中的穩(wěn)定性。(3)還原氧化石墨烯薄膜表面進行刀豆蛋白分子的特異修飾,測試了器件在組裝過程中的電導(dǎo)特性的變化,分析了器件對胰蛋白酶抑制劑的檢測能力及檢測機理,驗證了刀豆蛋白對胰蛋白酶抑制劑的特異識別作用。(4)利用場效應(yīng)器件進行結(jié)腸癌細(xì)胞的活性檢測,研究了細(xì)胞的存在對器件導(dǎo)電性的影響和器件對細(xì)胞活性的檢測機制,得出了結(jié)腸癌細(xì)胞對器件導(dǎo)電性的改變很大程度上源于細(xì)胞表面積的改變。
【關(guān)鍵詞】：場效應(yīng) 生物傳感 還原氧化石墨烯 生物分子 細(xì)胞
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O613.71;TP212.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 引言9
• 1.2 場效應(yīng)生物傳感器9-14
• 1.2.1 場效應(yīng)生物傳感器的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 場效應(yīng)生物傳感器的工作原理11-14
• 1.3 石墨烯簡介14-17
• 1.3.1 石墨烯的制備14-15
• 1.3.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)15-16
• 1.3.3 石墨烯的功能化修飾16-17
• 1.4 石墨烯在場效應(yīng)生物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用17-20
• 1.4.1 基于石墨烯的免疫場效應(yīng)生物傳感器18-19
• 1.4.2 基于石墨烯的酶場效應(yīng)生物傳感器19-20
• 1.4.3 基于石墨烯的細(xì)胞傳感器20
• 1.5 論文的研究目的和研究內(nèi)容20-23
• 第二章 還原氧化石墨烯薄膜的制備與表征23-32
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實驗試劑與儀器24
• 2.3 還原氧化石墨烯薄膜的制備24-27
• 2.3.1 氧化石墨烯薄膜的制備24-25
• 2.3.2 氧化石墨烯薄膜的還原25-27
• 2.4 還原氧化石墨烯薄膜的表征27-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第三章 液態(tài)門控場效應(yīng)器件的構(gòu)建和傳感特性研究32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 試劑和測試儀器32-33
• 3.3 還原氧化石墨烯場效應(yīng)器件的構(gòu)建33-38
• 3.3.1 傳感區(qū)域封裝34-35
• 3.3.2 還原氧化石墨烯薄膜的表面組裝35-36
• 3.3.3 液態(tài)門控電導(dǎo)特性研究36-38
• 3.4 基于胰蛋白酶抑制劑的特異檢測38-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第四章 還原氧化石墨烯器件在細(xì)胞活性檢測方面的應(yīng)用42-48
• 4.1 引言42-43
• 4.2 細(xì)胞傳感器的構(gòu)建43-47
• 4.2.1 結(jié)腸癌細(xì)胞的培養(yǎng)43-44
• 4.2.2 結(jié)腸癌細(xì)胞對器件的電學(xué)響應(yīng)44-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 總結(jié)與展望48-50
• 5.1 總結(jié)48-49
• 5.2 展望49-50
• 致謝50-51
• 參考文獻51-61
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61

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本文編號：1101132