本文選題：石墨烯 + 苯丙氨酸二肽��； 參考：《鄭州大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：“工欲善其事,必先利其器”。修飾界面的構(gòu)建是電化學(xué)傳感的核心,也是提高電化學(xué)傳感靈敏度和選擇性的有效途徑之一。尋找合適的能用于電化學(xué)傳感的新功能結(jié)構(gòu)材料,設(shè)計新的構(gòu)建途徑一直都是電化學(xué)傳感研究的熱點。本論文以苯丙氨酸二肽(FF)-石墨烯(rGO)復(fù)合物為對象,采用自組裝、脈沖電位和Langmuir-Blodgett(LB)膜三種方法,制備了不同微觀形貌的生物復(fù)合界面;以此為基礎(chǔ),基于牛血紅蛋白(Hb)、葡萄糖氧化酶(GOD)、細(xì)胞色素c(Cyt.c)和醇溶蛋白抗體(Anti-gliadin),構(gòu)建了對H_2O_2、葡萄糖、CH_3NO_2和醇溶蛋白等目標(biāo)分子具有高選擇性和高靈敏度的電化學(xué)生物傳感器。論文具體工作如下:1.苯丙氨酸二肽及其衍生物的合成、表征采用Fmoc多肽固相合成法,通過氨基酸分子間氨基與羧基脫水縮合,合成了FF和衍生肽(FAF,FAAAF,FFA,FFAAA和二茂鐵甲酸-FF(Fc-FF))。利用反相高效液相色譜、電噴霧質(zhì)譜對合成的肽進(jìn)行分析、分離和表征,結(jié)果顯示所合成的肽均為目標(biāo)肽,且純度均在95%以上。2.苯丙氨酸二肽-石墨烯的自組裝特性及其電化學(xué)生物傳感應(yīng)用通過在FF的自組裝過程中加入rGO,在溫和的室溫條件下,成功制備了具有高密度特性的自組裝FF納米線-rGO(FFNW-rGO)復(fù)合膜。優(yōu)化FFNW-rGO復(fù)合膜的制備條件,篩選得到了具有良好導(dǎo)電性的FFNW-rGO復(fù)合膜。以FFNW-rGO復(fù)合膜作為生物傳感材料,將Hb固載到修飾電極表面,構(gòu)建了H_2O_2的電化學(xué)生物傳感器。分別通過掃描電鏡實驗、紫外-可見光譜實驗、電化學(xué)實驗揭示了,Hb已經(jīng)成功固載到電極表面;在Nafion/FFNW-rGO薄膜中,Hb保持了原有結(jié)構(gòu)構(gòu)象,沒有發(fā)生變性;同時驗證了Nafion/FFNW-rGO復(fù)合薄膜為Hb的直接電子轉(zhuǎn)移構(gòu)筑了良好的微環(huán)境,能有效地促進(jìn)電極表面與Hb之間的直接電子轉(zhuǎn)移。在優(yōu)化條件下,該電化學(xué)生物傳感器對H_2O_2的還原表現(xiàn)出良好的催化活性,其催化電流與H_2O_2的濃度,在5.0×10-7 mol L-1~5.0×10-4 mol L-1范圍內(nèi)呈線性關(guān)系;將該法應(yīng)用到實際樣品的測定,結(jié)果令人滿意。3.基于脈沖電位法構(gòu)建的苯丙氨酸二肽-石墨烯復(fù)合膜電化學(xué)傳感研究首次提出以氧化石墨烯(GO)和苯丙氨酸二肽-石墨烯(FF-GO)分散液為前驅(qū),采用脈沖電位法,一步實現(xiàn)GO的還原和電極修飾,構(gòu)建了電化學(xué)還原石墨烯(ErGO)和苯丙氨酸二肽-電化學(xué)還原石墨烯(FF-ErGO)修飾界面。在ErGO修飾電極上,研究了左旋多巴(L-dopa)在石墨烯修飾電極上的電化學(xué)行為,采用各種電化學(xué)方法計算了相關(guān)電化學(xué)參數(shù)。在優(yōu)化條件下,建立了在尿酸(UA)和抗壞血酸(AA)存在情況下,L-dopa的簡便、快速和靈敏的分析方法。此外,以FF-ErGO修飾電極為平臺,將Hb作為模型分子,研究了Cs-Hb/FF-ErGO修飾電極的直接電化學(xué)行為及對CH_3NO_2的電催化特性。進(jìn)一步設(shè)計并提出一步、簡便、快速的方法直接將葡萄糖氧化酶(GOD)嵌入FF-ErGO中,構(gòu)建了新型葡萄糖電化學(xué)生物傳感器。通過循環(huán)伏安法研究了GOD在復(fù)合薄膜中的直接電化學(xué)行為及對葡萄糖的檢測特性。4.基于多肽(FFAAA)-石墨烯復(fù)合LB膜構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器提出并篩選出多肽-石墨烯(FFAAA-rGO)為LB膜成膜材料分子,討論了石墨烯和FFAAA-rGO的成膜性能;通過原子力顯微鏡(AFM)和電化學(xué)方法對石墨烯和FFAAA-rGO復(fù)合LB膜的結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)特性進(jìn)行了表征�；贚B膜的特性,成功提出簡單、方便的方法將細(xì)胞色素c(Cyt.c)直接嵌入FFAAA-rGO復(fù)合LB膜中,構(gòu)建了基于Cyt.c的H_2O_2電化學(xué)生物傳感器。紫外-可見光譜證明了Cyt.c在FFAAA-rGO復(fù)合LB膜中,能保持原有結(jié)構(gòu)構(gòu)象;電化學(xué)實驗展示了FFAAA-rGO復(fù)合LB膜能有效地促進(jìn)Cyt.c與電極表面之間的直接電子轉(zhuǎn)移。另外,該修飾電極具有較小的表觀米氏常數(shù)(app MK),說明FFAAA-rGO復(fù)合LB膜能為Cyt.c的直接電子轉(zhuǎn)移構(gòu)筑良好的微環(huán)境,因而能對H_2O_2具有高催化活性以及更高的親和力。此外,以FFAAA-rGO復(fù)合LB膜界面為平臺,通過縮合反應(yīng),將醇溶蛋白抗體(Anti-gliadin)固定于FFAAA-rGO復(fù)合LB膜界面,構(gòu)建了醇溶蛋白的免疫傳感器。由于FFAAA-rGO復(fù)合LB膜具有比表面積大和導(dǎo)電性能好的特點,能顯著增大固定抗體的固載量,從而提高傳感器的靈敏度。在最優(yōu)條件下,該電化學(xué)免疫傳感器對醇溶蛋白檢測線性范圍為:5.0~80.0 ng mL-1,檢出限為1.0 ng mL-1。該方法用于實際樣品中醇溶蛋白的檢測,結(jié)果令人滿意。
[Abstract]:The construction of the modified interface is the core of the electrochemical sensing. It is also one of the effective ways to improve the sensitivity and selectivity of electrochemical sensing. To find a new functional structure material for electrochemical sensing and to design a new way of construction is the hot spot of the electrochemical sensing research. With phenylalanine two peptide (FF) - graphene (rGO) complex as the object, using three methods of self-assembly, pulse potential and Langmuir-Blodgett (LB) membrane, the biological complex interface of different micromorphology was prepared. Based on this, it was based on bovine hemoglobin (Hb), glucose oxidase (GOD), cytochrome c (Cyt.c) and gliadin antibody (Anti-gliadin). A high selectivity and high sensitivity electrochemical biosensor for target molecules such as H_2O_2, glucose, CH_3NO_2 and gliadin was constructed. The specific work of this paper is as follows: synthesis of 1. phenylalanine two peptide and its derivatives, characterization by solid-phase synthesis of Fmoc peptides, synthesis of FF by condensation of amino acid amino acid and carboxyl group of amidic acid And derived peptides (FAF, FAAAF, FFA, FFAAA and two metallocalonylic acid -FF (Fc-FF)). The synthesized peptides were analyzed, separated and characterized by reversed phase high performance liquid chromatography (RP HPLC) and electrospray ionization mass spectrometry (ESI MS). The results showed that the synthesized peptides were all target peptides, and the self-assembly characteristics and electrochemical biosensor of the.2. phenylpropane two peptide - graphene were more than 95% of the purity. By adding rGO in the self-assembly process of FF, the self assembled FF nanowire -rGO (FFNW-rGO) composite membrane with high density properties was successfully prepared under mild room temperature conditions. The preparation conditions of the FFNW-rGO composite membrane were optimized. The good conductivity of the FFNW-rGO complex membrane was screened. The composite membrane of FFNW-rGO was used as a biosensor. Hb was immobilized to the surface of the modified electrode, and the electrochemical biosensor of H_2O_2 was constructed. By scanning electron microscope experiment, ultraviolet visible spectrum experiment, the electrochemical experiment revealed that Hb had been successfully immobilized on the surface of the electrode. In the Nafion/FFNW-rGO film, Hb kept the conformation of the original structure without denaturation; at the same time, the Nafion/FFNW-r was verified. The GO composite film provides a good micro environment for the direct electron transfer of Hb, which can effectively promote the direct electron transfer between the electrode surface and the Hb. Under the optimum conditions, the electrochemical biosensor exhibits good catalytic activity for the reduction of H_2O_2, and its catalytic current and H_2O_2 concentration at 5 * 10-7 mol L-1~5.0 x 10-4 mol L-1 A linear relationship was found in the range, and the method was applied to the determination of real samples. The results were satisfactory. The electrochemical sensing of the phenylalanine two peptide and graphene composite membrane based on the pulsed potential method for the first time proposed that the precursor of graphene oxide (GO) and phenylalanine two peptide - graphene (FF-GO) dispersions were used as the precursors for the first time, and the pulse potential method was used in one step to realize.3.. The electrochemical reduction of graphene (ErGO) and phenylalanine two peptide - electrochemical reduction Shi Moxi (FF-ErGO) modification interface was constructed. The electrochemical behavior of Zo do Ba (L-dopa) on the graphene modified electrode was studied on the ErGO modified electrode. The electrochemical parameters were calculated by various electrochemical methods. Under the condition of the presence of uric acid (UA) and ascorbic acid (AA), the simple, rapid and sensitive analysis method of L-dopa was established. In addition, the direct electrochemical behavior of Cs-Hb/FF-ErGO modified electrode and the electrocatalytic properties of the Cs-Hb/FF-ErGO modified electrode were studied on the platform of FF-ErGO modified electrode and Hb as a model molecule. A step was further designed and proposed. A simple and rapid method of embedding glucose oxidase (GOD) directly into FF-ErGO and constructing a new glucose electrochemical biosensor was constructed. The electrochemical behavior of GOD in the composite film and the detection characteristic of glucose in the composite film were studied by cyclic voltammetry. The electrochemical biosensing based on the peptide (FFAAA) - graphene composite LB membrane was constructed. The peptide graphene (FFAAA-rGO) was selected as a membrane forming material for LB membrane, and the film forming properties of graphene and FFAAA-rGO were discussed. The morphology and electrochemical properties of graphene and FFAAA-rGO composite LB films were characterized by atomic force microscopy (AFM) and electrochemical methods. Based on the properties of LB films, it was simple and convenient. The method of embedding cytochrome c (Cyt.c) directly into the FFAAA-rGO composite LB membrane and constructing a H_2O_2 electrochemical biosensor based on Cyt.c. The UV visible spectrum shows that Cyt.c can maintain the original structure conformation in the FFAAA-rGO compound LB membrane, and the electrochemical experiment shows that the FFAAA-rGO compound LB membrane can effectively promote the between the surface of the Cyt.c and the surface of the electrode. In addition, the modified electrode has a small apparent Michaelis constant (APP MK), which indicates that the FFAAA-rGO composite LB film can create a good microenvironment for direct electron transfer of Cyt.c, thus can have high catalytic activity and higher affinity to H_2O_2. In addition, the FFAAA-rGO composite LB membrane interface is used as a platform, through condensation reaction, The antibody of gliadin (Anti-gliadin) was immobilized on the interface of FFAAA-rGO composite LB membrane, and the immune sensor of gliadin was constructed. Because the FFAAA-rGO composite LB film has the characteristics of large specific surface area and good electrical conductivity, it can significantly increase the fixed amount of the immobilized antibody and improve the sensitivity of the sensor. Under the optimal condition, the electrochemical immunization is used. The linear range of detection of gliadin by sensor is 5.0~80.0 ng mL-1, and the detection limit is 1 ng mL-1.. The method is used for the detection of gliadin in actual samples. The results are satisfactory.

【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O657.1

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本文編號：1875706