论文部分内容阅读
作为纳米材料的核心成员之一，碳纳米材料由于比表面积大、导电能力良好、低毒性等优势，使其在环境科学、能源科学和临床医学等领域都扮演着重要角色，在生物化学传感器中也得到广泛应用。然而，基于碳纳米材料的生物化学传感器依然存在灵敏度不高、选择性差、材料制备不环保、合成过程复杂、昂贵等缺点。因此，发展高灵敏度、高选择性、绿色环保、简单、无毒的新型生物化学传感器显得尤为重要。在本论文，我们开发了五种不同的新型传感器用于测定大肠杆菌毒素目标DNA、黄曲霉毒素B1（AFB1）、三磷酸腺苷（ATP）、多巴胺（DA）以及木犀草素，取得了以下有意义的结果： 1、以香蕉皮作为碳源，采用微波法较高产率地制备了CDs。以其作为还原剂和稳定剂，制备新型Pd-Au@CDs纳米复合材料。将Pd-Au@CDs修饰GCE电极表面，制备出Pd-Au@CDs/GCE电极。因CDs表面富含羧基官能团，以1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS）作为交联剂固定上带氨基的探针DNA（S1）。以此制备出S1/Pd-Au@CDs/GCE电极，以亚甲基蓝（MB）作为信号源，实现了对大肠杆菌毒素目标DNA（S2）高选择性、高灵敏性的检测，检测范围在5.0×10-16-1.0×10-10 M，检出限达到了1.82×10-17 M。 2、以5-磺基水杨酸和一缩二乙二醇作为前躯体，通过采用高温碳化法，自下而上制备CDs，并其为表面修饰剂和还原剂，通过水热法合成了水溶性的单分散CDs/α-Fe2O3-Fe3O4混合晶相磁性纳米粒子，该复合材料同时具有CDs和α-Fe2O3-Fe3O4的优良性质。利用CDs表面丰富的羟基和羧基官能团与带氨基的探针DNA（S1）作用，实现了对S1的固定，由此构建了基于S1/CDs/α-Fe2O3-Fe3O4纳米复合材料的电化学生物传感器，用于AFB1的测定。该生物传感器的具有线性范围宽（0.001-100.0 nM）、检测限低（0.5 pM）的优点。同时，将该传感器应用于啤酒、大米和花生中的AFB1含量测定，其结果与HPLC相近，具有一定的实用价值。 3、以紫荆花为原料，通过微波法一步制备新型的氮掺杂N-CDs，无需进一步钝化或修饰。该CDs荧光量子产率（QY）达到27.0%。Fe3+可使该N-CDs的荧光猝灭，当加入ATP时，体系的荧光信号恢复，原因可能是由于Fe3+与ATP通过Fe-O-P键作用，使得Fe3+脱离了N-CDs表面。基于此构建了新型的“turn-on”荧光传感器，可以用于ATP的测定，检出限低至0.005μM。该ATP荧光传感器用于对血液与水体中ATP含量的测定具有非常好的效果。同时，在细胞成像试验中，ATP可以使已被Fe3+猝灭的N-CDs的荧光恢复，可用于生物体内ATP的测定。 4、使用H2SO4-HNO3混酸氧化法制备了表面富含羟基、羧基等官能团的GQDs，通过π-π作用修饰于MWCNTs表面。所制备的MWCNTs/GQDs纳米复合材料兼具MWCNTs和GQDs的优点，可以实现快速、简单、灵敏地检测DA分子。在最优条件下，采用微分脉冲伏安法（DPV）对DA的浓度进行检测，在0.01μM到100μM之间，其氧化峰电流（Ipa）与DA浓度之间具有良好的线性关系，该方法的检出限为1.0 nM（3Sb/N）。同时，该方法还可以实现对血液液中DA浓度的检测，传感器的活性至少可以维持一个月以上。 5、利用氧化石墨烯（GO）表面存在的羟基、羧基等官能团，通过原位还原法简单、绿色制备了Au/Pd/rGO纳米复合材料。该纳米复合材料首次被用于构建木犀草素电化学传感器，该传感器具有灵敏度高、选择性好、性能稳定等优点。该传感器的检测范围为0.01-80.0μM，检出限达到了0.98 nM。同时，该传感器用于测定菊花和花生壳中的木犀草素具有良好的效果。