基于新型纳米复合材料在生物传感界面的构建及其应用研究

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:opcs2009
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生物传感器凭借其灵敏度高、选择性好、检测准确快捷等突出优点,广泛应用于疾病诊断、临床检验、环境监测、食品安全以及军事研究等各个方面。制备生物传感器的过程中,最核心的技术就是构建生物传感界面。利用新型纳米复合材料的独特性质,构建具有不同形态和功能的生物传感活性界面,能应用于多种物质的快速检测,大幅度提高生物传感器的电化学性能。本文基于羧化多壁碳纳米管(CMWCNTs)和还原型氧化石墨烯(RGO),构建金属修饰的新型纳米复合生物传感界面,分别应用于过氧化氢(H2O2)和甲胎蛋白(AFP)的检测。主要研究内容如下:(一)设计并合成了一种新型的模拟酶纳米复合材料:Mn(Ⅱ)-多聚组氨酸(PLH)功能化羧化多壁碳纳米管(Mn(Ⅱ)-PLH-CMWCNTs)。基于纳米复合材料的过氧化氢酶活性,建立了非酶促过氧化氢生物传感器,并探索了H2O2电化学检测。由于增大了Mn(Ⅱ)-PLH氧化还原活性单元的有效表面积和电催化活性,所得Mn(Ⅱ)-PLH-CMWCNTs电极对H2O2歧化反应具有优异的电催化性能。在选定的最佳条件下,制备的生物传感器对H2O2具有高灵敏度响应,响应电流与H2O2浓度在0.0021.0 mM范围内具有良好的线性关系,检测限为0.5μM,灵敏度为464.18μA mM-1 cm-2。该生物传感器已成功应用于实际样品中H2O2的测定,并取得了令人满意的结果。综上所述,Mn(Ⅱ)-PLH-CMWCNTs纳米复合材料可能是一种很有前景的模拟酶纳米材料。(二)根据抗原-抗体特异性结合原理,研究了一种简单灵敏的甲胎蛋白免疫传感器。该方法基于一步合成的金纳米粒子-葡聚糖还原氧化石墨烯(AuNPs-Dex-RGO)纳米复合物。以铁氰化物为电化学探针实现了对AFP抗原的超灵敏检测。AFP和AFP抗体之间的特异性免疫反应导致[Fe(CN)6]4-/3-的氧化还原峰电流强度与AFP浓度之间呈线性关系。检测范围为0.0120 ng mL-1,检测限为0.05 pg mL-1。将构建的AuNPs-Dex-RGO传感器应用于人血清中测定AFP具有可行性,表明了其在临床应用的巨大潜力。
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