本文主要以金屬納米材料為基質(zhì)構建生物化學傳感器,并用比色法對尿酸進行分析和檢測。本文所述的方法對檢測尿酸均具有較高的靈敏度和選擇性、分析速度快、操作簡單、可有效的應用于實際樣品的檢測。本論文的主要內(nèi)容如下:第一章:闡述了人體中尿酸含量異常引起的多種疾病、不同國家地區(qū)痛風人數(shù)的差異、光學傳感器的性質(zhì)和分類、比色傳感器材料的選擇、天然酶與過氧化物模擬酶的簡介,簡單的描述了本文的研究內(nèi)容,展望了比色法在分析檢測領域中的發(fā)展前景。第二章:提出了一種基于金納米三角片-尿酸酶系統(tǒng)的尿酸生物傳感器。在尿酸酶和氧氣的存在下,尿酸被氧化產(chǎn)生H_2O_2。H_2O_2蝕刻金納米三角片的活性“尖端”區(qū)域,最終導致金納米三角片的紫外吸收強度大大增加。在優(yōu)化條件下,金納米三角片的吸光度與尿酸濃度(0.0027-0.5333μM)之間存在相關性,尿酸的檢出限為0.0013μM(S/N=3)。人體血清中的一些干擾物質(zhì)(例如組氨酸、甘氨酸、纈氨酸和色氨酸)對實驗研究沒有影響�？梢杂脗鞲邢到y(tǒng)直接檢測血清樣品,得到的結果與生化分析儀測試結果一致,平均相對誤差為3.9%。這些結果表明,所提出的尿酸傳感器在臨床診斷應用中具有很大的潛力。第三章:利用MoS_2納米片催化3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯胺鹽酸鹽(TMB)-H_2O_2系統(tǒng),建立用于檢測尿酸的簡單、快速且有效的比色傳感器。在氧氣和尿酸酶的存在下,尿酸被特異性氧化生成H_2O_2。通過水熱反應合成的MoS_2納米片可以催化H_2O_2氧化TMB,并產(chǎn)生比色信號。在優(yōu)化的條件下,吸光度和尿酸濃度之間的線性關系在0.5-100μM(R~2=0.996)的范圍內(nèi),檢測限為0.3μM(S/N=3)。該方法成功應用于人體血清中尿酸的檢測,回收率超過94.54%。因此,這些結果表明,以測定尿酸含量為目標的MoS_2催化TMB-H_2O_2系統(tǒng)對于痛風的快速臨床診斷具有很大的前景。第四章:建立Ag@Cu_2O納米復合材料-催化TMB-H_2O_2系統(tǒng),用于靈敏、快速、低成本的尿酸比色檢測。首先,采用動態(tài)法合成銀納米三角片,然后將Cu_2O包裹在納米片上,形成了Ag@Cu_2O納米復合材料。Ag@Cu_2O納米復合材料可以催化H_2O_2(由尿酸酶催化尿酸產(chǎn)生)氧化TMB,肉眼可以直接觀察到無色到藍色的變化,也可以用紫外-可見分光光譜儀檢測。比色傳感器在0.5-100μM尿酸濃度范圍內(nèi)提供線性吸光度響應,檢測限為0.4μM(S/N=3)。所提出的傳感器對人體血清中尿酸的回收率超過95.7%。因此,這些結果意味著尿酸傳感器為痛風的快速臨床分析提供了有效的手段。第五章:構建了一種高靈敏度的Pt@Ag納米花測定尿酸的生物酶傳感器。這一傳感器是依據(jù)Pt@Ag納米花催化H_2O_2分解產(chǎn)生的羥基自由基(·OH)使TMB發(fā)生顏色改變來研制的,而其中H_2O_2是尿酸酶和尿酸反應生成的。用透射電子顯微鏡對Pt@Ag納米花的形貌和化學性質(zhì)進行了分析。該方法能夠很好的應用于尿酸的實際樣品檢測中。本文研究的創(chuàng)新點主要有:(1)制備合成過程簡單的金屬納米材料,構建比色傳感器實現(xiàn)對人體中尿酸含量的檢測,并且具有良好的靈敏度和選擇性;(2)將分析速度快,操作簡單的比色法應用到尿酸的檢測中,得到了幾種性能良好的傳感器。
【學位單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP212;TB383.1
【部分圖文】：

基于金納米三角形片的高選擇性高靈敏度生物傳感器檢測人體血清中1]) 檢測尿酸。另一種是光學傳感器，包括熒光傳感器和紫外。Jiang’s 團隊提出了尿酸酶/CS-AuNCs 開關式熒光探針和基NPs/尿酸酶/HRP/OPD 測定尿酸的熒光方法[82,83]。一種簡便、柱 - 尿酸酶比色傳感器[66]被 Wu’s 團隊提出，在尿酸酶存在生 H2O2，隨后，通過 H2O2的蝕刻作用，銀納米棱柱的形態(tài)從此外，他們組還提出了一種新的 TMB - Cu2+/尿酸酶傳感器來+具有高效的類過氧化物酶活性，催化 H2O2氧化 TMB 以產(chǎn)生文中，我們提出了一種高靈敏度、高選擇性金納米三角片 -用于尿酸的檢測(圖 2.1)。在氧氣存在下，尿酸酶催化尿酸生金納米三角片蝕刻成圓形或不規(guī)則形狀。最后，三角片的吸與尿酸濃度呈線性關系。將該方法用于檢測人體血清中尿酸意。

米粒子表面并保護納米顆粒免于聚集[84,85]。碘離子被作為形狀導向劑和雙功能試劑來研究[86]，因為它們不僅可以加速金納米三角片的形成，還可以形成 I3-以選擇性去除化學蝕刻形成的雜質(zhì)。此外，抗壞血酸可迅速將 Au3+還原為 Au+，相對應的，溶液由淡黃色變?yōu)闊o色。氫氧化鈉用于調(diào)節(jié)溶液的 pH，最后溶液 pH約為 8.0。紫外 - 可見光譜儀已被用于表征金納米三角片。如圖 2.2a 所示，金納米三角片溶液顯示出以波長 552 nm 和 642 nm 為中心的兩個峰，這分別歸因于金納米三角片的平面外偶極子共振和平面內(nèi)偶極子共振[76]。在 530 nm 處沒有觀察到明顯的吸收峰，表明形成了各向異性納米結構，透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡表征進一步證實了這一點。值得注意的是，透射電子顯微鏡成像圖是直接從原始產(chǎn)品獲得的，沒有任何尺寸選擇和任何其他純化過程。從圖 2.2b中可以看出，透射電子顯微鏡圖像顯示已經(jīng)成功制備了具有尖銳尖端的單分散金納米三角片。平均邊緣長度約為 45 ±3 nm (圖 2.2e)。圖 2.2c 的選區(qū)電子衍射圖證實了所制備的金納米三角片是單晶的。如圖 2.2d 所示，掃描電子顯微鏡圖像的結果與透射電子顯微鏡一致，證明已成功制備出金納米三角片。

其中發(fā)生的生化反應可用以下方程式表示：經(jīng)尿酸酶催化反應后，發(fā)現(xiàn)金納米三角片的形貌 (圖 2.3a) 由三角形變?yōu)閳A形，并有一些不規(guī)則的形狀。為了驗證 H2O2對金納米三角片的刻蝕效果，本文直接向金納米三角片溶液中加入 H2O2的透射電子顯微鏡圖像進行了分析，結果表明，該方法與以往加入尿酸反應的形貌基本一致。如圖 2.3b 所示，對照實驗表明，與金納米三角片 (黑色曲線) 的紫外 - 可見光譜圖相比，金納米三角片-尿酸 (紅色曲線) 和金納米三角片 - 尿酸酶 (藍色曲線) 的吸光度均無明顯增加。有趣的是，在金納米三角片和尿酸酶的混合物中加入尿酸時，吸光度 (紫色曲線) 明顯增加，且與尿酸濃度呈線性關系。實際上，由于尿酸濃度低，所生成的 H2O2不能完全蝕刻金納米片。而當尿酸濃度擴大 1000 倍，為 533.3 μM 時 (圖 2.3c)，金納米三角片的波長發(fā)生藍移，最大吸收波長 (λmax) 從 642 nm 到 592 nm[87]。

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