【摘要】：電化學(xué)生物傳感器是電化學(xué)分析方法與生物傳感技術(shù)相結(jié)合發(fā)展的產(chǎn)物,由于具有操作性強(qiáng)、選擇性好、靈敏度高、響應(yīng)快、檢測成本低等優(yōu)勢,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、臨床醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。納米材料因其具有大的比表面積、強(qiáng)的吸附性能、高效的電化學(xué)活性、優(yōu)異的生物相容性和良好的穩(wěn)定性,在電化學(xué)生物傳感領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。納米界面的構(gòu)建為電化學(xué)生物傳感技術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊天地。本論文將電化學(xué)生物傳感技術(shù)與新型納米材料修飾電極相結(jié)合,研制出了多種具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、檢測限低、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好的電化學(xué)生物傳感器。論文主要包括以下內(nèi)容:1.用Nafion將辣根過氧化物酶(HRP)和四氧化三鈷-石墨烯(Co_3O_4-GR)復(fù)合材料固定在用1-己基吡啶六氟磷酸鹽(HPPF6)修飾的碳糊電極表面,制備了Nafion/HRP/Co_3O_4-GR/CILE。光譜研究表明復(fù)合膜中的HRP能保持其天然構(gòu)象。循環(huán)伏安法研究顯示出現(xiàn)一對(duì)峰形良好的且準(zhǔn)可逆的氧化還原峰,說明在修飾電極上HRP的直接電化學(xué)得以實(shí)現(xiàn),而且Co_3O_4-GR復(fù)合材料的存在加快了蛋白質(zhì)與基底電極之間的電子傳遞速率。Nafion/HRP/Co_3O_4-GR/CILE對(duì)三氯乙酸(TCA)和亞硝酸鈉(NaNO2)均表現(xiàn)出良好的電催化還原能力,具有較寬的線性范圍和較低的檢測限,而且修飾電極具有長期的穩(wěn)定性和良好的重現(xiàn)性。2.利用直接滴涂法依次將納米二硫化鉬(MoS_2)、辣根過氧化物酶(HRP)以及Nafion涂布于1-己基吡啶六氟磷酸鹽(HPPF6)修飾碳糊電極表面,制備出Nafion/HRP/MoS_2/CILE。光譜實(shí)驗(yàn)表明HRP在復(fù)合膜內(nèi)保持了其基本結(jié)構(gòu),沒有發(fā)生變性。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示在循環(huán)伏安圖中出現(xiàn)一對(duì)峰形良好的且準(zhǔn)可逆的氧化還原峰,為HRP Fe(II)/Fe(III)電對(duì)的特征峰。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求解出相應(yīng)的電化學(xué)參數(shù)如電子傳遞系數(shù)(α)為0.51,反應(yīng)速率常數(shù)(ks)為1.65 s-1。修飾電極Nafion/HRP/MoS_2/CILE對(duì)三氯乙酸(TCA)有良好的電催化效果,檢測限為0.67mmol/L(3σ)。3.采用離子液體修飾碳糊電極為基底電極,研究了羧基化石墨烯(G-COOH)對(duì)肌紅蛋白(Mb)的直接電化學(xué)反應(yīng)的影響。將羧基化石墨烯和Mb的混合溶液滴涂于CILE表面,用Nafion固定制得Nafion/Mb-G-COOH/CILE。電化學(xué)研究觀察到一對(duì)峰形良好的準(zhǔn)可逆氧化還原峰,式電位(E0')為-0.231V。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示Mb在復(fù)合膜內(nèi)保持了其生物活性,而且電極反應(yīng)為表面控制過程,反應(yīng)速率常數(shù)(ks)為1.33 s-1。Nafion/Mb-G-COOH/CILE對(duì)三氯乙酸(TCA)表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能,較寬的動(dòng)態(tài)范圍(5.0-57.0 mmol/L),較低的檢測限(1.0 mmol/L),求解出表觀米氏常數(shù)(KMapp)為1.30 mmol/L。4.構(gòu)建了一種基于納米金顆粒(AuNPs)和殼聚糖(CTS)-石墨烯(GR)復(fù)合膜修飾的離子液體碳糊電極(CILE)的電化學(xué)DNA傳感器,并將其應(yīng)用于金黃色葡萄球菌nuc特征基因片段的測定。首先通過電化學(xué)沉積的方法在CILE表面沉積AuNPs,然后采用滴涂法在其表面修飾殼聚糖-石墨烯(CTS-GR)復(fù)合膜,再利用靜電吸附作用將探針ssDNA序列固定在CTS-GR/AuNPs/CILE表面即可制得電化學(xué)DNA傳感界面,與目標(biāo)ssDNA序列雜交后以亞甲基藍(lán)(MB)為指示劑對(duì)雜交反應(yīng)進(jìn)行檢測。采用差分脈沖伏安法(DPV)可對(duì)1.0×10-13~1.0×10-6mol/L濃度范圍的金黃色葡萄球菌nuc基因序列進(jìn)行檢測,檢測限為3.33×10-14 mol/L(3σ)。該傳感器具有優(yōu)異的選擇性,能夠識(shí)別單堿基和三堿基錯(cuò)配序列,并利用所構(gòu)建的電化學(xué)DNA傳感器成功檢測了金黃色葡萄球菌nuc基因的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物。5.制備了一種以納米金顆粒(AuNPs)和部分還原氧化石墨烯(partial reduction graphene oxide,p-RGO)修飾的離子液體碳糊電極(CILE)為基體電極,檢測單增李斯特氏菌特征hly序列的電化學(xué)DNA傳感器。采用電化學(xué)沉積法將AuNPs固定在基體電極CILE表面,再通過控制電化學(xué)還原條件在AuNPs/CILE的表面修飾p-RGO,氨基修飾的探針ssDNA與p-RGO表面剩余的羧基發(fā)生共價(jià)結(jié)合反應(yīng)形成酰胺鍵,將探針ssDNA固定在電極表面。固定在電極表面的探針ssDNA能夠與目標(biāo)ssDNA序列進(jìn)行有效地雜交,使用亞甲基藍(lán)(MB)為雜交指示劑并通過差分脈沖伏安法(DPV)對(duì)雜交反應(yīng)進(jìn)行檢測。所構(gòu)建的電化學(xué)DNA傳感器對(duì)李斯特氏菌hly基因序列進(jìn)行檢測,可得到較寬的線性范圍(1.0×10-13~1.0×10-6mol/L)和較低的檢測限(3.17×10-14mol/L)。該傳感器具有很好的穩(wěn)定性和選擇性,能夠識(shí)別單堿基和三堿基錯(cuò)配序列。利用此方法成功對(duì)李斯特氏菌hly基因序列的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行了檢測,表明該傳感器可應(yīng)用于對(duì)實(shí)際樣品的研究和檢測。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O657.1

【參考文獻(xiàn)】

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