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电化学生物传感器兼顾了化学、生物学、物理学的特点,具有操作简单、检测灵敏度高,可实时监测等优点,在食品安全、环境检测、转基因测定、法医鉴定、医药工业等领域起着重要的作用,日益成为研究的热点。纳米材料具有纳米尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面界面效应、介电限域效应等特殊结构性能,为电化学生物传感器的构建提供了新的思路。基于纳米界面构建的电化学生物传感器是传感器构建一个重大突破,不仅使传感器的检测性能得到了提高,而且明显缩短了检测时间。本论文主要研究了几种基于纳米界面构建的电化学生物传感器,并实现了对实际样品的检测。具体研究内容如下:(1)通过溶剂热法合成了CdS纳米空心球,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜及X射线衍射仪对其形貌和组成进行了表征。将CdS纳米空心球与聚乙烯醇(PVA)溶液混合得到均匀的CdS-PVA复合材料分散液,滴涂于玻碳电极表面,晾干,得到稳定的CdS-PVA修饰电极(CdS-PVA/GCE)。电化学阻抗实验表征表明,由于CdS的半导体性能及纳米尺寸效应,修饰电极的电化学性能较PVA/GCE得到了显著的提高。以对苯二甲酸为手臂连接剂,将大肠杆菌DNA特征序列共价固定于修饰电极表面构建了一种新型的阻抗型DNA传感器。该DNA传感器能够在1.0×10-12mol/L1.0×10-7mol/L范围内实现对大肠杆菌目标序列的定量检测,检测限为1.3×10-(13)mol/L。此外,选择性实验表明该传感器对互补序列、单碱基错配序列、三碱基错配序列和完全错配序列具有良好的识别能力。(2)采用经典的溶剂热法合成了纳米硫化钴(CoS),同样采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜对其形貌进行了表征。通过物理吸附法将其修饰于玻碳电极(GCE)表面,并采用电聚合法在CoS修饰电极(CoS/GCE)表面聚合上2-噻吩磺酰氯(pMT),得到一种新型的有机-无机复合材料(pMT-CoS)修饰电极。利用磺酰胺反应将探针DNA固定在修饰电极表面,构建了基于pMT-CoS纳米界面的新型电化学DNA传感器。以亚甲基蓝(MB)为杂交指示剂,将制备的DNA电化学传感器应用于大肠杆菌序列相关的基因片段检测,结果显示,该传感器具有较宽的动力学线性范围(1.0×10-13mol/L~1.0×10-7mol/L),检测限达到1.38×10-14mol/L。选择性实验表明该传感器对互补序列、碱基错配序列和非互补序列具有良好的识别能力。(3)基于半导体硫化铋纳米界面,实现了血红蛋白和电极之间的电子转移,并以此构建了过氧化氢传感器。实验结果表明,由于半导体硫化铋纳米材料的加入大大促进了血红蛋白在电极表面的电子转移,以此构建的H2O2传感器能够在4.0×10-6到7.6×10-5mol/L范围内实现对H2O2检测,检测限达到6.7×10-7mol/L,修饰电极的表观Michaelis-Menten (KappM)常数为0.183μmol/L,说明硫化铋纳米界面提高了血红蛋白对过氧化氢的生物催化活性。同时,该传感器表现出良好的稳定性和重现性,为过氧化氢传感器的制备提供了新途径。(4)以MnS-CS无机-有机纳米复合材料修饰玻碳电极为载体,血红蛋白为电活性生物分子,研究了血红蛋白的直接电化学及电催化行为,并构建了一种基于MnS-CS复合材料修饰电极的新型生物传感器的,该生物传感器实现了对过氧化氢和三氯乙酸的检测。