基于微藻合成生物质碳材料对多巴胺电化学传感增强机制研究

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bbboy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
心理健康问题和精神系统疾病逐渐引起人们的重视,其中某些疾病可以通过测量人体内生物活性分子的指标来诊断。较多研究表明多巴胺(dopamine,DA)与人体生理活动和心理健康密切相关,相比传统检测方法耗时久、造价高等问题,可以快速高效灵敏检测的生物传感器被广泛应用于医学检测和临床诊断。具有良好生物相容性的生物质碳材料(biomass-derived carbon materials,BCMs)具有独特的电化学催化性能,已逐渐成为代替石墨烯(graphene)、碳纳米管(carbon nanotubes,CNT)等碳材料应用于生物医学的研究的首选。目前基于BCMs的合成的DA传感器距离临床应用还有稍远距离,因此开发低成本的新型便携式DA生物传感器,对相关疾病的生理监测具有重要意义。本研究基于调控微藻培养过程及收获后处理的不同条件以合成BCMs,并将其用于构建DA生物传感器,通过一系列的表征分析,研究了所合成的BCMs对于DA的电化学传感增强机制。主要的研究内容如下:(1)生物质衍生的碳通常是微介孔的,因此具有较大反应表面积来获得高灵敏度检测。本研究基于微拟球藻(Nannochloropsis Oceanica,N.Oceanica)的碳化过程衍生出富含氮的大孔碳(nitrogen-rich macroporous carbon,NMC)。所制备的NMC用于成功制造基于丝织物的高柔性传感器,具有0.02至2500μM的宽检测范围和0.006μM的低检测限(limite of detection,LOD)。传感增强机制归因于DA具有两个距离约为0.6 nm的反应活性位点,合成的材料中相邻氮原子的距离(~0.6 nm)相匹配,从而产生有效的原子匹配催化,实现高灵敏度的双电子转移过程。大孔碳不仅具有快速的质量传输能力,而且更重要的是,它比中孔/微孔结构更坚固,具有出色的灵活性。这项工作为通过使用富含氮的大孔碳作为催化中心来合成高度稳定和灵活的传感器提供了新的思路。(2)进一步优化了基于微拟球藻的BCMs应用于DA柔性传感器的应用,通过在微拟球藻上负载不同浓度的铁元素,促使碳材料在温度较低的条件下趋向高石墨化,同时可以在形成催化活性位点的同时调节材料的孔隙结构,从而增加比表面积。该材料进一步应用于以蚕丝织物为基材的丝网印刷生物传感器,实现对DA响应的LOD(0.003μM)和宽检测范围(0.01至2000μM)。结果表明,Fe的掺入促进了催化中心与DA反应位点原子匹配。这项工作进一步优化了作为制造柔性高性能电化学DA传感器的廉价且环境友好的BCMs。(3)研究了一种球等鞭金藻8701(Isochrysis galbana Parke 8701)与金纳米粒子(gold nanoparticles,AuNPs)共培养获得BCMs的可能性,通过利用球等鞭金藻8701无细胞壁的特性以及优异的抗逆性,在培养过程中根据不同的生长时期向培养基内加入氯金酸,使得在生长过程中负载AuNPs,通过一系列的表征证实了AuNPs成功地与藻细胞结合。获得的BCMs应用于柔性生物传感器检测DA,结果表明AuNPs的存在促进了球等鞭金藻生物碳材料对于DA的检测效果,为球等鞭金藻8701的进一步应用提供了新的方向。
其他文献
随着经济的高速发展,中国制造业取得了巨大的进步,已稳坐世界第一制造大国的宝座。然而,由于制造业存在创新能力薄弱以及自然资源制约等问题,还尚未完成从“制造大国”到“制造强国”的转变。目前看来,要想完成二十大提出的建设制造强国以及制造业高质量发展的任务,必须要解决创新不足和资源限制两个“卡脖子”的关键问题,必须坚持“技术创新”与“绿色发展”双轮驱动战略。为了实现技术创新,企业需要资本和市场的保障,而这
学位
压电材料等智能材料与结构在现代工程中有着广泛的应用,如微电子机械系统(MEMS)、生物医学、机器人、军事和许多其他科学领域。机械场和电场之间的能量转换能力通常被认为是压电材料最重要的特征之一。由于压电材料的力电耦合效应相当复杂,大多数解析或半解析模型都不能处理复杂几何和加载条件下的实际问题,因此,需要高效和稳定的数值方法求解。近年来,国内外的学者们相继提出了大量的数值计算方法。在这些方法中,广义有
学位
数学概念是数学的逻辑起点,是学生认知的基础,也是学生进行数学思维的核心.函数概念及其反映的数学思想方法已渗透到数学的各个领域,是进一步学习数学的基础.其中指数函数的概念抽象于大量现实背景,充分体现了数学学习贴近现实生活的教育理念.不仅如此,指数函数在高中阶段具还有承前启后的作用,既进一步加深和巩固了探究幂函数的方法,又为学习接下来对数函数的学习打下了基础,在整个函数部分中发挥了至关重要的作用.在此
学位
本文针对在重力场下保持等温平衡状态的欧拉方程,研究了一种保持定常解的高精度well-balanced的Runge-Kutta discontinuous Galerkin(简称为RKDG)方法。首先,通过分析在一维空间里处于重力场下的欧拉方程,可推出该欧拉方程有速度为零的定常解。根据实际应用中出现的情况,本文简要介绍了两个平衡状态,分别为等温平衡状态和等熵平衡状态,本文只考虑等温平衡状态的欧拉方程
学位
由于工程领域的日趋复杂,必须设计更为高阶稳定的数值算法来适应非线性振动偏微分方程求解的数值模拟要求。离散变分方法作为一种高精度的变分积分方法,在长时间仿真下可以保持各级约束的稳定性,对可变步长的差分运算,可以保持能量和辛结构守恒。本文针对一般非线性振动偏微分方程模型,首先采用微分求积法离散空间域,在时间域上构造离散变分方法,将两种方法进行综合,得到各指标微分-代数方程组。根据离散化力学中的变分机理
学位
延安红色旅游英译现状堪忧,译出文本数量有限,且译文中各类错误层出不穷。误译现象主要表现为:译名不统一、用词不准确、语法与拼写错误、译文累赘、译文与原文不对应或漏译、逻辑关系错误、文化信息处理不当。误译原因主要涉及译者的双语能力、文化背景知识、读者意识及态度问题。建议加强译者培训,强化译者的读者意识与责任感,以此避免各种误译现象,使延安红色旅游更好地发挥对外宣传作用。
期刊
红色旅游对于国家文化认同具有重要作用,从战略高度制定长远的发展策略研究,对中国红色旅游事业发展意义重大。以陕西省延安市为研究对象,基于调查专家的问卷数据,采用SWOT-AHP模型,展开红色旅游发展问题研究。结果表明,延安市红色旅游发展应优先考虑开拓型战略区实力型战略,战略强度系数ρ=0.974>0.5,宜采取积极的开拓型战略措施;凭借机会,积极发挥优势,选择S(优势)-O(机会)-T1(同质恶性竞
期刊
内部控制是医院落实全面从严治党主体责任的重要抓手,是推动党建和业务工作融合发展的重要载体,对于防范权力运行风险和廉政风险、高质量推进医院管理现代化具有十分重要的意义。本文选取A医院作为研究对象,研究分析其内部控制机制建设,以期对提升医院内部控制建设提供参考,更好发挥内部控制在医院管理中的重要作用,进而有效防范和管控医院内部运营风险,促进医院服务效能和内部治理水平不断提高。
期刊
报纸
在能源急速消耗的今天,传统能源已经不能满足人类对能源的需求,同时传统能源带来环境污染等问题也不容忽视,为了在2060年实现“碳中和”的宏伟目标,开发利用新型清洁能源是势在必行。氢能作为高效洁净可再生的二次能源,其用途越来越广泛,因此对氢的需求量日益增加,发展新的制氢方法得到广泛重视。汽车行业极速发展,日益增长的废轮胎对环境产生了严重污染,对其合理处置已迫在眉睫。利用废旧轮胎热解制氢既能解决废旧轮胎
学位