21世紀是生命科學(xué)的世紀。在移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能的推進下,以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)的醫(yī)療健康領(lǐng)域正在經(jīng)歷前所未有的變革。糖尿病是一種全球范圍內(nèi)的慢性疾病,對血糖濃度的及早檢測、跟蹤和干預(yù)關(guān)乎糖尿病患者的生活質(zhì)量和生命健康。葡萄糖生物傳感器,俗稱血糖儀,是糖尿病患者日常血糖管理的重要工具。葡萄糖生物傳感器能靈敏、準確、快速地檢測血糖濃度,從診斷和治療的角度實現(xiàn)對糖尿病的干預(yù)并實施個性化的跟蹤與監(jiān)測。本文針對高靈敏、快響應(yīng)、高穩(wěn)定、寬線性范圍的探測需求,以解決生物探測的共性問題為出發(fā)點,圍繞新型納米傳感材料的制備、三維微納米多孔復(fù)合結(jié)構(gòu)的調(diào)控、半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的設(shè)計、傳感材料和電極一體化構(gòu)造等方面展開研究,從而獲得制備高性能葡萄糖生物傳感器的關(guān)鍵技術(shù)。主要研究內(nèi)容包括:1、利用氟離子和pH值調(diào)控的水熱法制備垂直交叉的Bi₃Ti₂O₈F納米片,基于其類過氧化物酶的光電催化作用,實現(xiàn)對雙氧水的光學(xué)色比和電化學(xué)傳感探測。垂直交叉Bi₃Ti₂O₈F納米片提供豐富的活性... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

生物傳感器的原理圖

＜蚨?災(zāi)??緇???鍔?锎?釁韉奶講饣?疲?峭ü?潭ㄔ詿?感電極上的生物敏感組件對待測生物物質(zhì)進行特異性識別，以電化學(xué)工作站作為信號轉(zhuǎn)換組件，將生物識別信號轉(zhuǎn)換成電位、電流、阻抗等可檢測性電輸出信號，從而實現(xiàn)對特定生物物質(zhì)的電化學(xué)傳感檢測。根據(jù)常見的電化學(xué)檢測手段對電化學(xué)生物傳感器分類如下：伏安型電化學(xué)生物傳感器（volt-ampereelectrochemicalbiosensor）、記時電流型電化學(xué)生物傳感器（timingcurrentelectrochemicalbiosensor）和阻抗型電化學(xué)生物傳感器（impedanceelectrochemicalbiosensor）。圖2.2基于電化學(xué)測試方法的生物傳感器對DNA的檢測原理圖[20]。Fig.2.2DetectionprincipleofelectrochemicalbiosensorforDNAdetection.

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文8如圖2.2所示，土耳其愛情海大學(xué)的Eksin報道了還原氧化石墨烯修飾的石墨電極用于DNA的化學(xué)監(jiān)測[20]。首先采用循環(huán)伏安測試法研究了該生物傳感器的電化學(xué)行為，然后利用差分脈沖伏安測試法對正定霉素和DNA之間的表面約束力進行電化學(xué)研究，最后以電化學(xué)阻抗譜測試法作為伏安測試法的補充。該電化學(xué)生物傳感器對DNA和正定霉素的電化學(xué)檢測閾值極低，分別為2.71μg/mL和0.55μM。2.1.2.1伏安型電化學(xué)生物傳感器循環(huán)伏安法（CV）是普遍使用的電化學(xué)分析手段。循環(huán)伏安法通過控制電極電勢掃描速率，在生物物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的電勢范圍內(nèi)，以三角波形多次反復(fù)掃描，記錄電極電勢與反應(yīng)電流的關(guān)系曲線。測量研究電極與參比電極之間的電壓，測量研究電極與輔助電極之間的電流。根據(jù)循環(huán)伏安測試曲線的對稱性、峰位電勢和峰位電流的偏移，可判斷電極反應(yīng)的可逆程度以及整個電勢掃描范圍內(nèi)可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，并推斷反應(yīng)過程中控制步驟、反應(yīng)機理及反應(yīng)性質(zhì)[21,22]。如圖2.3所示，固定還原石墨烯的葡萄糖氧化酶電極傳感器實現(xiàn)了對不同濃度葡萄糖的電化學(xué)伏安法檢測[23]。圖2.3基于循環(huán)伏安法的電化學(xué)生物傳感器對葡萄糖的傳感探測[23]。圖2.3CV-basedelectrochemicalbiosensorforglucosedetection.示差脈沖伏安法（DPV）是在線性和階梯伏安法的基礎(chǔ)上，衍生出來的一種電化學(xué)分析手段，具有更高的測試靈敏度[24]。示差脈沖伏安法通過在線性電位上疊加一定的脈沖電壓信號，測量疊加脈沖電位前后的電流差值，從而降低背景電


本文編號：3325970