本文關(guān)鍵詞：納米生物電化學(xué)傳感在環(huán)境醫(yī)學(xué)檢測(cè)中的應(yīng)用研究

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【摘要】：改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng),人民的生活水平逐步提高。然而,經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也給人們的健康帶來(lái)了新的風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái),我國(guó)各類(lèi)食品安全事件頻發(fā)、環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。因此,作為研究環(huán)境與健康關(guān)系的學(xué)科,環(huán)境醫(yī)學(xué)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。其中,環(huán)境中健康相關(guān)因素的定量檢測(cè)在環(huán)境醫(yī)學(xué)中扮演著重要角色。 電化學(xué)傳感器具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、成本低、易于微型化、可進(jìn)行在線分析等特點(diǎn),目前已被廣泛用于食品藥品分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)臨床診斷等領(lǐng)域。近年來(lái),納米技術(shù)的發(fā)展,特別是功能化納米材料和納米復(fù)合材料的出現(xiàn)為電化學(xué)傳感器的發(fā)展注入了新的活力。本論文綜合運(yùn)用納米技術(shù)、生物電化學(xué)傳感技術(shù)及各類(lèi)表征技術(shù)等多領(lǐng)域的知識(shí),用簡(jiǎn)便的方法構(gòu)建了高效實(shí)用的電化學(xué)傳感器,為深入研究環(huán)境與健康之間的關(guān)系提供技術(shù)支持。論文的主要工作有： (1)利用氨基化碳納米管(Amino Functionalized Carbon Nanotubes, CNT-NH2)對(duì)乙酰膽堿酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)的靜電吸附作用,構(gòu)建了簡(jiǎn)便靈敏的有機(jī)磷農(nóng)藥生物電化學(xué)傳感器：AChE/CNT-NH2/GCE.與其它碳納米管(pristine CNTs、CNT-OH和CNT-COOH)相比,表面帶正電荷的CNT-NH2可以吸附更多的AChE。根據(jù)Lineweaver-Burk公式計(jì)算出AChE/CNT-NH2/GCE中AChE的Km值為67.4μM,表明酶在CNT-NH2/GCE表面有效保持了其生物催化活性及對(duì)底物的親和性。在最適實(shí)驗(yàn)條件下,該傳感器具有較高的靈敏度,檢測(cè)對(duì)氧磷的線性范圍為0.2nM-1nM和1nM-30nM,檢出限為0.08nM。該方法還可用于蔬菜中農(nóng)藥殘留量的檢測(cè)。 (2)通過(guò)一步原位電化學(xué)沉積法,在電極表面合成了MnO2納米薄膜,并將其用于膽堿生物傳感器的構(gòu)建。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡和透射電鏡對(duì)MnO2納米薄膜進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示,該薄膜由粒徑均勻的納米顆粒組成,納米顆粒表面呈疏松海綿狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以有效促進(jìn)電子和質(zhì)子的傳遞,且可以有效增加電極的比表面積。此外,通過(guò)對(duì)比修飾MnO2前后電極表面水的接觸角發(fā)現(xiàn)該材料具有良好的親水性。該特性有利于保護(hù)酶的活性,并為酶和底物的反應(yīng)提供良好的微環(huán)境。在最適實(shí)驗(yàn)條件下,該傳感器檢測(cè)膽堿的線性范圍為8.0μM-1.0mM,檢出限為5μM。該方法還成功用于牛奶、奶粉和飼料中膽堿的測(cè)定。 (3)利用氮摻雜石墨烯(Nitrogen Doped Reduced Graphene, N-rG)與殼聚糖(Chitosan, CS)的靜電作用,通過(guò)層層吸附法構(gòu)建了六氯苯電化學(xué)傳感器。通過(guò)差分脈沖伏安法研究了六氯苯在傳感器表面的電化學(xué)響應(yīng)。結(jié)果顯示,N-rG可以明顯提高六氯苯的電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)。摻雜氮原子可以在石墨烯表面誘導(dǎo)形成高的局域電荷／自旋密度,使石墨烯表面產(chǎn)生活化區(qū)域。因此,N-rG對(duì)六氯苯的催化活性明顯增加。此外,石墨烯本身還可以通過(guò)其與苯環(huán)的π-π作用起到對(duì)六氯苯的富集作用,從而提高傳感器的檢測(cè)靈敏度。在最適實(shí)驗(yàn)條件下,該傳感器檢測(cè)六氯苯的線性范圍為3μg/L-10mg/L,檢出限為1.72μg/L。該方法還可用于水樣中六氯苯的測(cè)定。 (4)通過(guò)循環(huán)伏安法在還原石墨烯片層(Reduced Graphene Sheets, rGSs)修飾的玻碳電極表面電化學(xué)沉積得到Pt-Au納米合金,構(gòu)建了H202電化學(xué)傳感器。Au的引入增加了納米Pt的電化學(xué)催化性能和傳感性能。修飾在電極表面的rGSs可以為Pt-Au納米顆粒的電化學(xué)沉積提供更多的錨定位點(diǎn),且可以提高Pt-Au的電化學(xué)催化活性。因此,該H202傳感器具有較高靈敏度。在最適實(shí)驗(yàn)條件下,該方法檢測(cè)H202的線性范圍為1μM-1.78mM和1.78mM-16.8mM,檢出限為0.31μM。此外,該傳感器可以在0V電位下對(duì)H202進(jìn)行安培檢測(cè)。該電位條件可以有效降低多巴胺、抗壞血酸及氧氣等物質(zhì)對(duì)H202檢測(cè)信號(hào)的干擾。該方法還成功用于腫瘤細(xì)胞(大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞,PC12)中釋放H202的檢測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：電化學(xué)傳感器 功能化碳納米材料 納米二氧化錳 納米合金材料 有機(jī)磷農(nóng)藥 膽堿 六氯苯 過(guò)氧化氫
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP212.2;R12
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 中英文縮略詞12-14
• 前言14-16
• 1 基于功能化碳納米管的電化學(xué)生物傳感器對(duì)食品中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留測(cè)定的研究16-39
• 1.1 引言16-18
• 1.2 實(shí)驗(yàn)部分18-21
• 1.2.1 試劑和溶液的配制18-19
• 1.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器19
• 1.2.3 實(shí)驗(yàn)方法19-21
• 1.3 結(jié)果與討論21-38
• 1.3.1 功能化碳納米管的表征21-24
• 1.3.2 不同碳納米管表面酶的吸附量24-25
• 1.3.3 不同碳管修飾生物傳感器對(duì)ATCh的電化學(xué)響應(yīng)25-29
• 1.3.4 不同修飾電極界面結(jié)構(gòu)的表征29-30
• 1.3.5 AChE/CNT-NH_2/GCE對(duì)底物的催化效果及親和力的表征30-32
• 1.3.6 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化32-34
• 1.3.7 AChE/CNT-NH_2/GCE對(duì)對(duì)氧磷的檢測(cè)34-36
• 1.3.8 AChE/CN-NH_2/GCE的選擇性、重現(xiàn)性及穩(wěn)定性36-37
• 1.3.9 實(shí)際樣品中對(duì)氧磷的檢測(cè)37-38
• 1.4 本章小結(jié)38-39
• 2 基于MnO_2納米顆粒的電化學(xué)生物傳感器對(duì)食品添加劑膽堿測(cè)定的研究39-54
• 2.1 引言39-40
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分40-42
• 2.2.1 試劑和溶液的配制40-41
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器41
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法41-42
• 2.3 結(jié)果與討論42-53
• 2.3.0 MnO_2薄膜的表征42-44
• 2.3.1 不同修飾電極界面結(jié)構(gòu)的表征44-45
• 2.3.2 Nafion/ChOx/MnO_2/GCE對(duì)膽堿的CV響應(yīng)45-46
• 2.3.3 MnO_2電化學(xué)沉積參數(shù)對(duì)H_2O_2氧化峰電流的影響46-48
• 2.3.4 pH值對(duì)膽堿檢測(cè)效果的影響48-49
• 2.3.5 Nafion/ChOx/MnO_2/GCE對(duì)膽堿的檢測(cè)49-50
• 2.3.6 Nafion/ChOx/MnO_2/GCE的i-t響應(yīng)50-51
• 2.3.7 Nafion/ChOx/MnO_2/GCE的選擇性51-52
• 2.3.8 Nafion/ChOx/MnO_2/GCE的重現(xiàn)性及穩(wěn)定性52
• 2.3.9 實(shí)際樣品中膽堿的檢測(cè)52-53
• 2.4 本章小結(jié)53-54
• 3 基于氮摻雜石墨烯的電化學(xué)傳感器對(duì)環(huán)境中六氯苯測(cè)定的研究54-69
• 3.1 引言54-56
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分56-58
• 3.2.1 試劑和溶液的配置56-57
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器57
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法57-58
• 3.3 結(jié)果與討論58-67
• 3.3.1 (N-rG/CS)_n薄膜的表征58-60
• 3.3.2 (N-rG/CS)_(3.5)/GCE對(duì)六氯苯的DPV響應(yīng)60-62
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化62-65
• 3.3.4 (N-rG/CS)_(3.5)/GCE對(duì)六氯苯的檢測(cè)65-66
• 3.3.5 (N-rG/CS)_(3.5)/GCE的選擇性66-67
• 3.3.6 (N-rG/CS)_(3.5)/GCE的重現(xiàn)性及穩(wěn)定性67
• 3.3.7 實(shí)際樣品中六氯苯的檢測(cè)67
• 3.4 本章小結(jié)67-69
• 4 基于鉑-金/石墨烯納米復(fù)合材料的電化學(xué)傳感器對(duì)腫瘤細(xì)胞釋放H_2O_2測(cè)定的研究69-83
• 4.1 引言69-71
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分71-72
• 4.2.1 試劑和溶液的配制71
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器71
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)方法71-72
• 4.3 結(jié)果與討論72-81
• 4.3.1 Pt-Au/rGSs復(fù)合薄膜的表征72-73
• 4.3.2 Pt-Au電化學(xué)沉積參數(shù)對(duì)H_2O_2還原峰電流的影響73-76
• 4.3.3 Pt-Au/rGSs/GCE對(duì)H_2O_2的CV響應(yīng)76-78
• 4.3.4 Pt-Au/rGSs/GCE對(duì)H_2O_2的檢測(cè)78-79
• 4.3.5 Pt-Au/rGSs/GCE的選擇性79-80
• 4.3.6 Pt-Au/rGSs/GCE的重現(xiàn)性及穩(wěn)定性80
• 4.3.7 PC 12細(xì)胞中釋放的H_2O_2的檢測(cè)80-81
• 4.4 本章小結(jié)81-83
• 5 全文總結(jié)與展望83-88
• 5.1 結(jié)論83-85
• 5.2 本文創(chuàng)新之處85-86
• 5.3 本文有待深入研究之處86-88
• 參考文獻(xiàn)88-101
• 綜述101-138
• 參考文獻(xiàn)127-138
• 致謝138-139
• 附錄1：攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄139-140
• 附錄2：攻讀學(xué)位期間所獲獎(jiǎng)勵(lì)140

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10 ;納米金殼新材料可有效抑癌[J];技術(shù)與市場(chǎng);2013年05期

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1 廉學(xué)明;金潔;田佳;趙漢英;;具有溫度響應(yīng)可逆收縮的納米金球簇[A];2009年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2009年

2 李傳新;潘春旭;;納米科技現(xiàn)狀及展望[A];中南地區(qū)第十六屆電子顯微鏡學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2007年

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7 李竟先;鄢程;吳基球;;納米顆粒制備過(guò)程中的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國(guó)第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會(huì)議論文集（上卷）[C];2001年

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1 本報(bào)記者 劉俊;“納米食品”安全存疑[N];廣州日?qǐng)?bào);2010年

2 張陽(yáng)德;我國(guó)納米生物醫(yī)藥科技發(fā)展的戰(zhàn)略思考[N];科技日?qǐng)?bào);2003年

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4 本報(bào)記者 賈書(shū)哲;撥開(kāi)迷霧看納米[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2002年

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6 本報(bào)記者 李勝;一噸值一億美元[N];深圳商報(bào);2002年

7 李樹(shù)龍;小納米 大神通（上篇）[N];中國(guó)黃金報(bào);2001年

8 記者　任荃;納米金球讓基因拷貝不走樣[N];文匯報(bào);2006年

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1 馮永海;Au、Ag、Pd、Cu、Ni納米催化劑設(shè)計(jì)構(gòu)筑與催化氧化還原研究[D];江蘇大學(xué);2015年

2 陳娜;納米金對(duì)膠質(zhì)瘤放射增敏作用的研究[D];蘇州大學(xué);2015年

3 楊潔;寬頻納米結(jié)構(gòu)光天線特性的研究[D];山東大學(xué);2015年

4 張晶;新型納米生物探針的構(gòu)建及其應(yīng)用[D];北京理工大學(xué);2015年

5 陳坤;功能化納米金光學(xué)分子探針的構(gòu)建及其用于三聚氰胺和轉(zhuǎn)基因分析檢測(cè)[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

6 胡培;新型納米結(jié)構(gòu)光催化劑的制備及其光催化性能研究[D];華中科技大學(xué);2015年

7 于廣霞;納米生物電化學(xué)傳感在環(huán)境醫(yī)學(xué)檢測(cè)中的應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2015年

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10 陶洪;硒、碲及其化合物納米線的液相化學(xué)合成和電子器件性能的研究[D];華南理工大學(xué);2010年

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1 寇瑞花;殼聚糖基金納米棒的構(gòu)建及其納米藥物載體的研究[D];北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院;2015年

2 何路偉;染料敏化的氧化鋅“納米草坪”的構(gòu)建及其光催化制氫性能[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

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本文編號(hào)：688057