本文關鍵詞：生物啟發(fā)制備纖維蛋白骨架的多功能復合物用于生物傳感，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：固定化是學術研究與工業(yè)應用的重要科學問題與難題。生物識別分子的高效固定是開發(fā)高性能生物傳感器關鍵步驟。生理凝血過程中,血液中纖維蛋白原通過凝血酶切反應形成纖維蛋白纖維,后者聚集形成三維網(wǎng)狀結構并包裹大量血液中共存物(血小板等),最終形成凝膠狀復合物以達到凝血目的。纖維蛋白纖維具有一系列優(yōu)異性能,如強粘附性、高多孔率、生物相容性好、表面基團豐富等,可望開發(fā)為高性能載體用于高效固定生物活性分子、納米材料及其他具有優(yōu)異性能材料等,并用于發(fā)展高性能電化學生物傳感器。藉此,我們開展了系列工作,主要內(nèi)容如下:1.纖維蛋白骨架-聚多巴胺為殼層的復合粘合劑用于超高效生物和納米固定。受凝血形成纖維蛋白纖維結構和貽貝軟足高粘附能力現(xiàn)象的啟發(fā),結合生物聚合和化學氧化聚合,在纖維蛋白形成纖維過程中引入多巴胺的原位聚合,制備了新型纖維蛋白纖維-聚多巴胺的軸-殼型復合材料。該方法結合了纖維蛋白纖維和聚多巴胺的強粘附能力,并利用兩者尺寸間差異實現(xiàn)了三維多孔復合結構的搭建,從而實現(xiàn)了超高效生物和納米固定。以葡萄糖氧化酶(GOx)和金納米粒子(AuNPs)為例,我們采用數(shù)碼成像、紫外可見光譜(UV-vis)法、透射/掃描電子顯微技術、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)、電化學等方法探究了該復合黏膠對生物大分子和納米材料的負載率、傳質(zhì)效率和生物催化性能。結果顯示,纖維蛋白纖維-聚多巴胺復合生物粘合劑對高濃度的GOx(1 mg mL-1)和金納米粒子(濃縮40倍)的負載率均接近100%。因獨特的纖維蛋白纖維骨架支撐的多孔結構,所制復合物相比常規(guī)化學氧化聚合膜和纖維蛋白纖維膜表現(xiàn)出更優(yōu)異的傳質(zhì)性能。所制備復合粘合劑對葡萄糖的生物催化靈敏度高達187.1mA cm~(-2) mM~(-1),遠遠高于大部分文獻報道的同類生物傳感器。2.纖維蛋白纖維高效固定還原石墨烯(RGO)制備新型多功能導電性生物凝膠。在纖維蛋白原、GOx和還原石墨烯溶液中,加入凝血酶誘發(fā)纖維蛋白原生物聚合凝結形成纖維蛋白纖維凝膠,同時原位包埋大量GOx和RGO。基于纖維蛋白纖維的高效固定能力,表面負載的高密度導電性RGO可相互連接,一方面賦予了絕緣性蛋白質(zhì)復合物優(yōu)異的導電性,同時也提供了大量吸附位點用于固定酶。發(fā)現(xiàn)纖維蛋白纖維對RGO的固定效率接近100%。循環(huán)伏安法和電化學阻抗法表征結果顯示該復合物的導電性接近于裸金電極,顯著優(yōu)于纖維蛋白膜。研制的新型復合物修飾電極對葡萄糖的生物催化靈敏度高達83.2mA cm~(-2) mM~(-1)。3.在前述纖維蛋白骨架-RGO的高導電性復合物基礎上,我們進一步將其用于原位固定催化性金屬納米粒子。常規(guī)蛋白基底呈高度絕緣性,限制了催化應用。本文新型復合物具有優(yōu)異的導電性和固定能力,可固定大量金屬納米粒子并提供催化所需的電子傳輸能力,同時其本身的多孔性也賦予良好的傳質(zhì)能力,從而實現(xiàn)了蛋白纖維架構上的高效催化。結果顯示,復合物對PtNPs的固定效率接近100%,對H2O2的催化靈敏度高達216mA cm~(-2) mM~(-1),比纖維蛋白凝膠提高了3倍,藉此研制高敏過氧化氫傳感器。
【關鍵詞】：纖維蛋白纖維 仿生 聚多巴胺 生物傳感器 固定化 生物催化
【學位授予單位】：湖南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACTS5-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 電化學生物傳感器11-14
• 1.1.1 電化學生物傳感器概述11-12
• 1.1.2 電流型酶生物傳感器12-14
• 1.2 生物活性分子固定方法14-17
• 1.2.1 聚合物對生物識別分子固定15-16
• 1.2.2 納米材料對生物分子固定16-17
• 1.3 纖維蛋白基材料17-18
• 1.4 聚多巴胺材料18-19
• 1.5 本文構思19-20
• 第二章 生物啟發(fā)制備纖維蛋白-聚合物的軸-殼復合材料及生物傳感20-37
• 2.1 引言20-22
• 2.2 實驗部分22-24
• 2.2.1 儀器與試劑22
• 2.2.2 實驗步驟22-23
• 2.2.3 酶電極的制備與表征23-24
• 2.2.4 安培檢測24
• 2.3 結果與討論24-35
• 2.3.1 三種生物納米復合物的制備和表征24-31
• 2.3.2 條件優(yōu)化31-32
• 2.3.3 纖維蛋白-聚多巴胺復合物的生物催化性能32-35
• 2.4 小結35-37
• 第三章 生物啟發(fā)制備纖維蛋白-還原石墨烯復合材料及生物傳感37-46
• 3.1 引言37-38
• 3.2 實驗部分38-39
• 3.2.1 儀器與試劑38
• 3.2.2 實驗步驟38-39
• 3.2.3 安培檢測39
• 3.3 結果與討論39-45
• 3.3.1 酶電極制備及表征39-44
• 3.3.2 纖維蛋白-還原石墨烯復合物酶電極性能44-45
• 3.4 小結45-46
• 第四章 纖維蛋白-還原石墨烯-金屬納米復合材料用于高敏過氧化氫檢測46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 實驗部分46-47
• 4.2.1 儀器與試劑46-47
• 4.2.2 實驗步驟47
• 4.3 結果與討論47-53
• 4.3.1 不同復合物制備和表征47-49
• 4.3.2 安培檢測49-53
• 4.4 小結53-54
• 結論與展望54-56
• 參考文獻56-69
• 致謝69-70

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳西梅,劉欣,陳永泉;生物傳感器的研制及在食品工業(yè)中的應用[J];廣州食品工業(yè)科技;2001年02期

2 李真;戴媛靜;陳曦;;生物傳感器及其在環(huán)境分析中的應用[J];福建分析測試;2001年03期

3 李彥文,楊仁斌,郭正元;生物傳感器在環(huán)境污染物檢測中的應用[J];環(huán)境科學動態(tài);2004年01期

4 王鋒;樊先平;王民權;;光學生物傳感器的研究進展[J];材料導報;2004年07期

5 耿敬章,仇農(nóng)學;生物傳感器及其在食品農(nóng)藥殘留檢測中的應用[J];糧油食品科技;2005年01期

6 周南;;德國生物傳感器會議[J];分析試驗室;2006年06期

7 李永生;高秀峰;齊嬌娜;肖真;;乙醇熒光毛細生物傳感器的研究[J];釀酒科技;2006年07期

8 康天放;劉潤;魯理平;程水源;;再生絲素固定乙酰膽堿酯酶生物傳感器[J];應用化學;2006年10期

9 陳儉霖;;生物傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的應用及發(fā)展前景[J];污染防治技術;2006年03期

10 ;第十屆世界生物傳感器大會將在上海召開[J];物理化學學報;2007年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 崔傳金;吳海云;左月明;;生物傳感器研究進展及發(fā)展趨勢[A];紀念中國農(nóng)業(yè)工程學會成立30周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學會2009年學術年會（CSAE 2009）論文集[C];2009年

2 莫冰;劉曉為;;淺談生物傳感器在幾個主要領域的應用及展望[A];中國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨東北MEMS研發(fā)聯(lián)合體研討會論文集[C];2004年

3 薛瑞;康天放;;基于絲素蛋白固定乙酰膽堿酯酶的有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥生物傳感器的研究[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

4 李彤;趙純;;用于水體監(jiān)測的生物傳感器研究進展[A];2012中國環(huán)境科學學會學術年會論文集（第一卷）[C];2012年

5 任湘菱;唐芳瓊;;光電化學體系構建新型葡萄糖生物傳感器[A];中國感光學會影像材料的研究與應用學術研討會論文集[C];2009年

6 鄒琴;李劉冬;;生物傳感器在貝毒快速檢測中的應用[A];泛珠三角區(qū)域漁業(yè)經(jīng)濟合作論壇第三次年會會議論文[C];2008年

7 邱筱岷;;生物傳感器及其在臨床醫(yī)學中的應用研究[A];中華醫(yī)學會醫(yī)學工程學分會第十次學術年會暨2009中華臨床醫(yī)學工程及數(shù)字醫(yī)學大會論文集[C];2009年

8 馬芬;張成孝;;多標記型汞離子電化學發(fā)光生物傳感器的研究[A];中國化學會第十屆全國發(fā)光分析學術研討會論文集[C];2011年

9 任湘菱;唐芳瓊;;銀—金納米復合顆粒增強的葡萄糖生物傳感器[A];第一屆全國納米技術與應用學術會議論文集[C];2000年

10 黃智偉;黃琛;;光纖DNA生物傳感器研究動向[A];中國電子學會第七屆學術年會論文集[C];2001年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 哈爾濱工業(yè)大學 莫冰;四大應用領域，生物傳感器技術發(fā)展迅速[N];中國電子報;2004年

2 張巍巍;美研制出超靈敏生物傳感器[N];科技日報;2012年

3 吳瓊;生物傳感器迅速成長[N];中國電子報;2000年

4 何屹;新生物傳感器可觀測細菌生長[N];科技日報;2011年

5 記者 毛黎;人體細胞生物傳感器分子機理首次揭開[N];科技日報;2011年

6 記者 何永晉;烏生物傳感器研究碩果累累[N];科技日報;2003年

7 白毅 王宇星;我國生物傳感器研究獲重大進展[N];中國醫(yī)藥報;2006年

8 張佳星;“火眼金睛”窺測基因調(diào)控[N];科技日報;2008年

9 汪明;2009年全球生物傳感器市場有望突破40億美元[N];中國醫(yī)藥報;2006年

10 鄒爭春;漏聲表面波生物傳感器檢測系統(tǒng)構建成功[N];中國醫(yī)藥報;2012年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 史大川;恒溫型納米—滾環(huán)擴增-SPR傳感器快速檢測病原微生物的研究[D];第三軍醫(yī)大學;2015年

2 劉蓬勃;提高微流芯片生物傳感器檢測限的研究[D];大連理工大學;2015年

3 唱凱;Ⅰ:LSAW生物傳感器的構建及臨床應用研究 Ⅱ:兩株罕見致病菌的鑒定[D];第三軍醫(yī)大學;2015年

4 高小堯;基于核酸的生物傳感器的研究與應用[D];福州大學;2014年

5 閆志勇;蛋白激酶活性的光電化學生物分析研究[D];青島大學;2016年

6 羅鵬;一次性電化學酒精生物傳感器的研究[D];重慶醫(yī)科大學;2009年

7 衛(wèi)銀銀;新型葡萄糖生物傳感器的構筑、機理及應用研究[D];華東師范大學;2011年

8 劉盛平;基于支撐雙分子層膜的智能生物傳感器系統(tǒng)研究[D];重慶大學;2003年

9 曹淑瑞;納米復合材料固載生物氧化酶構建高靈敏電流型酶生物傳感器的研究[D];西南大學;2013年

10 劉詠;幾種化學/生物傳感器的制備及在分析中的研究應用[D];湖南大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 付家鵬;改性纖維素納米纖維的鄰苯二酚生物傳感器研究[D];江南大學;2015年

2 褚一嵐;二維硫化鉬/石墨烯復合材料生物傳感器制備及應用研究[D];浙江大學;2016年

3 方詣;維持酶蛋白自然構型的新型葡萄糖生物傳感器電極的研究[D];南京師范大學;2013年

4 顧萬通;城市河流底泥污染物指示性微生物研究及生物傳感器的構建[D];哈爾濱師范大學;2016年

5 陳瑤瑤;基于信號放大的生物傳感器在生化分析中的應用[D];青島科技大學;2016年

6 馮雪;基于聚苯胺—石墨烯復合物的電化學生物傳感器的構筑和性能研究[D];浙江大學;2016年

7 陳寶平;掃描電化學顯微鏡生物傳感信號放大技術的研究[D];華東師范大學;2016年

8 趙倩;基于生物傳感器的MERS冠狀病毒蛋白酶檢測模型及其應用[D];安徽醫(yī)科大學;2016年

9 胡冬萍;基于G-四鏈體及其熒光探針構建的UDG生物傳感器[D];廣東工業(yè)大學;2016年

10 章溪;幾種DNA生物傳感器用于微小RNA和真菌毒素的檢測[D];福建醫(yī)科大學;2015年

  本文關鍵詞：生物啟發(fā)制備纖維蛋白骨架的多功能復合物用于生物傳感，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：444151