功能化纳米粒子电化学传感器的构建及应用

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:quzg2008
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基于功能化纳米粒子修饰电极的电化学传感器由于制备方法简单、操作性强、选择性好、灵敏度高、响应时间短、检测成本低等优势,已被广泛应用于工业生产、临床医学、药物分析、环境监测等众多研究领域。然而,现有的传感器依旧存在检测过程需要添加缓冲溶液或者制备过程复杂,难以实现大规模制备等问题,限制了电化学传感器的推广应用。本论文分别合成了羧基功能化的凝胶纳米粒子和氨基酸印迹的磁性纳米粒子,探讨了它们在新型电化学传感器构建方面的应用,论文的主要研究结果如下:1、合成了富含羧基的凝胶纳米粒子,构建了凝胶粒子/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合膜修饰电极,实现了中性样品中木犀草素和黄芩素的灵敏检测。首先,通过无表面活性剂法合成了水中分散性良好、尺寸均一的N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸(NIPA/AA)微凝胶颗粒,扫描电镜表征结果表明脱水收缩后的凝胶粒子直径为320 nm。其次,通过滴涂法制备了NIPA/AA-MWCNTs复合膜修饰的玻碳电极(GCE),羧基功能化NIPA/AA凝胶纳米粒子中富含H+,能为质子-电子偶联型木犀草素及黄芩素的氧化/还原反应提供酸性微环境。最后,在不引入缓冲溶液的条件下,实现了木犀草素及黄芩素在中性溶液中的直接检测,其检测限可达14.5 p M和44.4 p M,花生壳、黄芩和西红柿等实际样品测定表明,该传感器具有良好的实用性。2、合成了L-组氨酸(L-His)表面印迹的磁性Fe3O4@Si O2纳米粒子,实现了L-His分子的选择性检测。首先,以L-His为模板分子,Fe3O4纳米粒子为印迹核中心,Si O2为印迹壳层,利用表面分子印迹技术,成功制备了粒径为565.7 nm的L-His印迹纳米粒子。其次,以Cu2+为络合中心,L-Cys-Au NPs为信号放大载体,成功构建了L-His-Cu2+-L-Cys-Au NPs三维夹心结构,通过Cu2+电信号实现了非电活性L-His的电化学检测。由于L-Cys-Au NPs表面负载的Cu2+不仅可以与磁性印迹纳米粒子表面吸附的L-His互相作用,还可以与相邻的L-Cys-Au NPs互相络合,形成多层网状结构,进而增加Cu2+在检测体系中的含量,实现电化学信号19.4倍的放大。该方法构建的电化学传感器,不仅能实现检测试剂的批量化制备,而且能成功地用于血清及水样品中L-His的高灵敏检测,其检测下限可达3.45 n M。综上所述,富含羧基的凝胶纳米粒子能为电极近表面微环境的调节提供新选择,磁性分子印迹纳米粒子及其电化学性能研究,不仅能简单实现电化学传感材料的商业化制备,而且为开发非电活性物质的电化学检测提供新思路。
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