【摘要】：隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展,生物傳感器受到越來越多研究者的關(guān)注。作為生物化學(xué)非常重要的檢測工具,生物傳感器在基礎(chǔ)研究、食品分析、臨床醫(yī)學(xué)與診斷、環(huán)境安全檢測、過程控制與檢測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前,使用較多的是酶生物傳感器,基本原理是將酶作為傳感器敏感基元,測試出與檢測目標(biāo)物濃度成比例關(guān)系的某些物理、化學(xué)參數(shù)等可測信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)底物的定量分析,具有響應(yīng)快、靈敏度高、使用簡捷等優(yōu)點(diǎn)。酶生物傳感器中的酶具有活性高、特異性強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn),但對(duì)環(huán)境的依賴性很強(qiáng),在高溫、強(qiáng)酸堿等條件下易失活,這使得酶生物傳感器存在穩(wěn)定性差、壽命短等缺點(diǎn)。隨著對(duì)納米材料研究的不斷深入,研究人員發(fā)現(xiàn)某些稀土、過渡金屬氧化物納米材料具有酶的活性。相比較于天然的生物酶,它們具有制備簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn),可以替代酶用作生物傳感器敏感基元,這些研究為新型生物傳感器的研制帶來了機(jī)遇。我們制備了CeO_2、MnO_2、Co_3O_4及其復(fù)合型氧化物納米顆粒,發(fā)現(xiàn)它們具有類似于氧化酶的催化活性,并實(shí)現(xiàn)了金屬氧化物模擬酶在生物傳感器中的應(yīng)用,取得了如下成果:1.基于CeO_2具有氧化酶的特性,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型的過氧化氫和葡萄糖檢測體系,即Ce(OH)CO_3·H_2O/H_2O_2/TMB反應(yīng)體系。在該反應(yīng)體系中,當(dāng)H_2O_2和TMB溶液加入到Ce(OH)CO_3·H_2O粉末中,在弱酸性條件下發(fā)生顯色反應(yīng),并且顏色深度隨H_2O_2濃度的變化而產(chǎn)生規(guī)律性變化,實(shí)現(xiàn)了H_2O_2的比色法測試,檢測的線性響應(yīng)濃度范圍在在0-80μM,檢測限為0.3μM,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差低于5.1%。該體系作適當(dāng)修改后也可用于葡萄糖的比色法測試,檢測的線性響應(yīng)濃度范圍在0-140μM,檢測限為0.4μM,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差低于5%。2.采用氧化還原法制備了Ce-Mn、Co-Mn復(fù)合型氧化物納米顆粒。在以TMB、OPD等作為底物的比色法檢測實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn)這兩種材料都具有氧化酶的催化活性,并且能夠在微酸性條件下工作而不失活,工作的溫度范圍寬,重復(fù)利用性較高,可用于研制新型穩(wěn)定的生物傳感器。同時(shí),這些氧化物可高效地催化TMB、AzBTS、DOPA等有機(jī)物的氧化反應(yīng),可用于環(huán)境中污染物的降解。3.金屬氧化物及其復(fù)合型氧化物催化TMB、Rh640等底物而產(chǎn)生顏色變化的本質(zhì)是進(jìn)行了氧化還原反應(yīng),即電子轉(zhuǎn)移。我們將制備的復(fù)合型氧化物材料滴涂在玻碳電極上作為生物傳感器電極,進(jìn)行了循環(huán)伏安曲線測試。結(jié)果表明金屬氧化物模擬酶在反應(yīng)過程中充當(dāng)了電子轉(zhuǎn)移的媒介,即有效地加速了電子轉(zhuǎn)移。因此,這些材料用于生物傳感器上,可以大大地提高生物傳感器的檢測靈敏度。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212.3

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本文編號(hào)：2529754