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湖南大学

硕士学位论文

纳米材料的制备及其在电化学生物传感器中的应用

姓名：迟宝珠

申请学位级别：硕士

专业：分析化学

指导教师：蒋健晖

20090501
摘要电化学生物传感器具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、检测成本低、所需仪器简单、能在复杂体系中进行在线连续监测、易于实现微型化等优点，在化学、生物医学、环境监测、食品、医药和军事等领域有重要的应用价值。纳米材料具有独特的光学、电学和催化特性及良好的生物相容性。将纳米材料应用于生物传感器的制备可以显著提高传感器的性能。本文制备了不同形貌的纳米材料，并将这些纳米材料用于生物传感界面的构建。所制备的葡萄糖、过氧化氢等生物传感器具有较高的灵敏度、较低的检测下限以及较快的响应速度。具体内容如下：(1)纳米材料巨大的比表面积能显著提高酶的负载量，同时为酶的固定提供了酶和底物之间有尽可能大的接触面积，提高了生物传感器的响应性能。将聚碳酸酯模板固定在电极上，用恒电位沉积法制备钌紫纳米线阵列。钌紫纳米线阵列修V下对过氧化氢有较灵敏的响应。将葡萄糖氧化酶交联到纳米线阵列上，得到的葡萄糖传感器有较高的灵敏度，较宽的线性范围，并可实现对葡萄糖的无干扰检测(第2章)。(2)近年来，石墨烯被当做是碳族元素的后起之秀，受到广泛关注。石墨烯特殊的二维结构，使其具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应和从不消失的电导率等一系列性质。在本文中，利用化学方法合成石墨烯。利用电子扫描电镜、X．ray衍射仪、紫外以及红外光谱仪表征石墨烯。利用层层组装技术，将石墨烯和辣根过氧化酶结合，固定到玻碳电极表面，再覆盖一层壳聚糖，制成过氧化氢生物传感器。此生物传感器的检测下限是0．1gM，线性范围是1．0(第3章)。(3)利用层柱状化合物0【．磷酸锆作电化学研究的基体，是因其具有良好的亲水性，且它的层状结构可以插入小到质子、大到蛋白质的分子。加之该无机化合物具有良好的热稳定性和化学惰性，有较大的比表面积和表面电荷密度等优点，适合蛋白质的固定。本文在室温、中性条件下，将葡萄糖氧化酶插入到层柱状化合物a．磷酸锆中，再用壳聚糖分散、固定到电极表面，制成葡萄糖传感器。该传感器对葡萄糖的响应快速灵敏，线性范围为0．01mM，相关系数为0．996，斜率为4．74¨AmM(第4章)。关键词：电化学传感器；纳米线阵列；酶；石墨烯；磷酸锆；葡萄糖；过氧化氢良好的微环境，保持酶的活性。将垂直排列的纳米线阵列作为传感器件，能保证饰的玻碳电极在．0．1mMmM---20．0mM～，检测下限为0．0lgM"--2．6硕卜学位论文II
Abstract(1)Thearray(RPNWA)waspolycarbonate(PC)membraneelectrode(GCE)．RPNWAoxidase(GOx)onstability(in(2)Recently，graphenegrapheme(GR)was(SEM)．X．raydiffraction(XRD)，UVElectrochemicalchemistry，biology,environmentalmedicineminiaturized·materialsimprovedmethodslimitenzvmeandmicroenvironmentenzymes．Itformedenzyme。substrateimproveperformanceofmedia·for2)．promisingspecifictwo-dimensionalquantumfermionschemicalmethod．Scanningmicroscopyemployedbiosensorshavevaluableapplicationsinscience，foodindustry，andbecauseitsexcellentselectivity，highsensitivity,rapidresponse，lOWcost，continuousdetection，easybeNanostructuredattractivethedevelopementduetheirnoveloptical，electrical，electrocatalyticbiocompatibleproperties．Theperflormanceresultingcouldgreatlywithapllicationnanomaterials．Inthisthesis，nanomaterialsdifferentmorphologiesweresynthesizedusingbiosensors．Thedevelopedsensitivity，lowdetectionfollows：appliedfoeglucoserapidr