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复旦大学

硕士学位论文

基于纳米功能材料的电化学生物传感器研究

姓名：徐昕

申请学位级别：硕士

专业：分析化学

指导教师：刘宝红

20040430
摘要生物传感器是一门涉及化学，生物学，物理学，电子技术等诸多领域的交叉学科，在临床医学、工农业生产、环境保护等许多领域有着广阔的应用前景。在生物传感器发展进程中，电化学生物传感器是十分重要的一类。而对于研制电化学生物传感器，生物分子的固定化是一个关键因素。如何在电极表面有效地固定重要的意义，这种生物分子的固定方法要求既能保持被固定生物分子活性，又能促进有效的电子转移。本论文通过设计一系列功髓纳米材料固定氧化还原蛋白分子，制备成生物传感器，并研究了其电化学性质。论文包括以下四部分内容：1．概述纳米材料及其在生物传感器中的应用从以下几个方面对该领域研究概况进行评述(1)生物传感器的发展概况(2)纳米材料的发展概况(3)纳米材料在生物传感器中的应用2．氧化钛溶胶．凝胶介体过氧化氢传感器本文研究了一种新型的过氧化氢传感器，用Ti02溶胶一凝胶将辣根过氧化物酶和介体固定到玻碳电极上。循环伏安及相关的电化学测量表明，与酶共同固定在酶和电极之间起到了很好的电子传递作用。该传感器在pH7．0，25"C，外加电压为一0．25V时响应较好，在过氧化氢浓度为4．0x1线形，电极使用两个月后，仍能保持其响应活性的80％。3．介孔氧化铌纳米材料在生物传感器的应用本实验描述了一种新方法，即应用有序介孔氧化铌纳米材料修饰电极研究负载在该无机基质上的功能蛋白的直接电化学行为。介孔氧化铌材料具有高的比表面积、有序的孔道结构、均一的孔径分布，以及良好的生物相容性，这使得人们生物分子无论对于研究蛋白的性质，还是研制新型电化学生物传感器都具有非常(4)本论文工作的目的与意义M的范围内呈0～M～1．0×10。3复旦大学硕士学位论文
可以通过调变其结构来改变其对蛋白质吸附的选择性。在这儿，我们成功地将细胞色素c固定到介孔氧化铌薄膜上，并研究了材料形貌对生物分子吸附的影响。实验结果表明，介孔氧化铌纳米材料能够有效吸附蛋白分子。且固定的细胞色素c具有直接电化学行为。说明该材料还能够促进电极表面和氧化还原蛋白之间的直接电子转移。此外，制作的生物电极响应迅速，对过氧化氢有较好的催化响应，其晌应线形范围为0．07mM～5．OmM，说明氧化铌纳米材料对生物分子的固定能够保持其活性。4-基于有序介孔碳纳米材料的生物传感器研究在实验中，我们采用有序介孔碳纳米材料固定葡萄糖氧化酶分子，首次将介孔碳纳米材料应用于生物电分析及生物传感器研究。有序介孔碳材料具有极大的比表面积，良好的生物兼容性和电化学活性等，既能很好地圃定蛋白分子，又能有效地促进固定化的酶分子与电极之间的直接电子转移。固定化的酶分子仍然保持其生物活性，制作的生物传感器具有较好的稳定性，对葡萄糖响应迅速，其线ram。此外，通过将纳米铂颗粒掺杂到介孔碳，得到的复合材料表现出更好的电催化性和生物亲和性，制备得到的传感器对葡萄糖的响应具有更低的检测下限，其响应电流与葡萄糖浓度的线形范围为5xlO七mol／L～关键词：溶胶凝胶，有序介孔材料，介孔氧化铌，Crag碳，电化学生物传感器形范围为l～iO复旦大学硕士学位话支6．5x104mot／L。II
，墨兰垄苎!主兰堡垒查一苎墨understandingandtransfernanomaterialswide(1)briefintroduction(2)introductionnanomaterials，peroxidase(HRP)andAbstractimmobilizationimmobilizede硒cient(3)development(4)conclusionmethosulfate(PMS)onPPMSimmobilization，becomesmostamongimportantdevelopmentbiomolecules。Immobilizationbiomoleculesimmobilizethe’co—immobilizationmatrixlinearBiosensorshavedevelopedbenewly—interdisciplinaryincludingchemistry,biology,physics，medicalscienceelectronics．Electrochemicalbiosensorinvestigatedofpracticalprospectivedevicesallkindsbiosensors．Afactoriniselectrodesurfacesproteinpropertiesnovelbiosensors．Therefore，itexpectedfinds