论文部分内容阅读
活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS),如羟基自由基(·OH)和过氧化氢(H2O2)是生物体代谢的重要化合物。当生物体液中存在较高浓度的ROS时,细胞就会出现氧化应激反应产生毒性引起疾病的发生。但是在某些情况下,ROS的产生是益生菌抵抗病原体的防御机制之一,当人体缺乏免疫力时就可以通过摄入食品中添加的益生菌来增强体内免疫能力,来抵制致病菌的入侵。因此对益生菌产生的·OH,H2O2进行快速灵敏的检测,有助于这些微生物的研究和筛选,在研究生物生理过程以及食品方面有着重大的意义。电化学方法有着许多优点,如稳定性好、响应快、易操作、灵敏度高、价格低廉、可实时监控、小型化等等,并且电化学方法已经在食品、环境、医学、生物学等领域广泛应用。电化学修饰电极的灵敏度,稳定性和选择性很大程度上取决于用于制造的电极材料的结构和性能,其中纳米材料如碳纳米材料和金属氧化物纳米材料构建的电化学修饰电极已经成为研究的热点。本文成功构建了三种电化学修饰电极用于检测H2O2和·OH,并对它们进行了实际的应用。(1)以单壁碳纳米管(SWCNT)纳米材料修饰玻碳电极为基础,开发了一种新颖的电化学检测·OH的方法,4-羟基苯甲酸(4-HBA)作为捕获剂,通过4-HBA与·OH反应生成生成单一的羟基化产物3,4-二羟基苯甲酸(3,4-DHBA)以此来间接检测·OH的含量。采用交流阻抗(EIS)、循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)研究了SWCNT/GCE修饰电极的电化学行为,并且修饰电极在0.1-100μM范围内3,4-DHBA的浓度与电流值具有良好的线性关系,检出限为0.076μM,对4-HBA与2,4-DHBA有良好的抗干扰能力。该方法可以用来检测芬顿(Fenton)反应产生的·OH含量,·OH的浓度在0.1-7 m M范围内与电流值具有良好的线性关系,SWCNT/GCE对3,4-DHBA有很强的电化学信号并且具有良好的稳定性和重现性,有望实现·OH在线与原位检测。(2)以铁酸铜-多壁碳纳米管-壳聚糖(Cu Fe2O4-MWCNT-CS)纳米复合材料修饰玻碳电极(GCE)为基础,采用静电作用相结合的方法,制备了一种选择性强、重现性好、灵敏度高的新型H2O2电化学修饰电极。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和透射电镜(TEM)对Cu Fe2O4-MWCNT纳米复合材料的晶面,物质分子和结构形貌进行了表征。利用电化学循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)以及计时电量法对Cu Fe2O4-MWCNT-CS/GCE的电化学性能,以及对H2O2电催化效果进行了探讨。通过计时电流(i-t)方法检测H2O2标准溶液,在5-3010μM范围内具有良好的线性关系,检出限为0.42μM,并对K+,Na+,CO32-,Cl-,SO42-,葡萄糖,抗坏血酸等有良好的抗干扰能力。(3)以氧化铜-单壁碳纳米管-聚二烯丙基二甲基氯化铵(Cu O-SWCNT-PDDA)纳米复合材料修饰玻碳电极(GCE)为基础,采用共价键和静电作用相结合的方法,制备了一种选择性强、重现性好、灵敏度高的新型H2O2电化学修饰电极。利用X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对Cu O-SWCNT-PDDA纳米复合材料的晶面,物质分子和结构形貌进行了表征。利用电化学循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)以及计时电量法对Cu O-SWCNT-PDDA/GCE的电化学性能,以及对H2O2电催化效果进行了探讨。通过计时电流(i-t)方法检测H2O2标准溶液,在1-1150μM范围内具有良好的线性关系,检出限为0.39μM,并对K+,Na+,Cu2+,CO32-,Cl-,SO42-,葡萄糖,抗坏血酸等有良好的抗干扰能力。(4)以三种不同的修饰电极分别为SWCNT/GCE,Cu Fe2O4-MWCNT-CS/GCE和Cu O-SWCNT-PDDA/GCE对几种细菌中·OH和H2O2进行了检测并探讨了三个修饰电极的准确性。其中Cu Fe2O4-MWCNT-CS/GCE修饰电极用于检测乳酸杆菌,其中植物乳杆菌产生的H2O2最高含量可达到225μM左右,并在保加利亚乳杆菌中进行了H2O2加标回收,回收率和RSD值均表现良好;Cu O-SWCNT-PDDA/GCE修饰电极用于检测细菌中产生的H2O2含量,经过计算得到保加利亚乳杆菌和植物乳杆菌均产H2O2,最高含量可达到280μM左右,检测结果与比色法近似,在大肠杆菌中进行了H2O2加标回收,回收率和RSD值均表现良好。