论文部分内容阅读
石墨烯(G),一种由sp2杂化的单层碳原子紧密堆积,具有蜂窝状晶格结构的新型二维碳质材料。它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管和三维石墨的基本单元。自2004年发现以来,由于其优异的物理化学性能,成为材料、物理、化学及生物技术等研究领域的热点材料。氧化石墨烯(GO)作为化学氧化还原法合成石墨烯的前驱体,其表面大量的含氧官能团,赋予其良好的亲水性和表面化学活性,使其表面的修饰改性易于实现,扩展了石墨烯类材料在超级电容器、电池、纳米电子器件、催化、传感器和生物医药等不同领域的应用前景。本文基于GO的结构优点,对GO进行功能化并应用于蛋白质和多肽的检测研究。论文的主要内容如下：在第一章中,首先对G及GO的制备、功能化方法以及在多肽和蛋白质分离富集和检测方面的应用进行了综述。在此基础上提出了本文的立题依据,阐述了研究意义和主要研究内容。在第二章中,对GO进行了Fe304磁性功能化修饰。利用红外光谱(FT-IR)、X-射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等对材料的形貌和结构进行了表征。基于复合材料大的比表面积和磁分离特性,将复合材料用作吸附剂,结合超高效液相(UPLC)考察其对多肽和蛋白质的吸附性能。结果表明,利用外加磁场可以实现复合物的快速分离,复合物对多肽和蛋白质有较好的吸附效果,多肽和蛋白质在复合物表面的吸附受分子量大小和结构影响。在第三章中,采用具有亲水性和生物相容性的壳聚糖(CS)对磁性氧化石墨烯进行进一步修饰,合成了Fe3O4/GO/CS复合物。对该复合物采用了FT-IR、 XRD、扫描电子显微镜(SEM)、TEM技术对其进行形貌表征,采用热重分析(TGA)考察了其热稳定性,并利用振动样品磁强计(VSM)研究了其磁学性能。以细胞色素C(Cyt c)为模板分子,结合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)考察了Fe3O4/GO/CS的蛋白吸附性能。研究了Fe3O4/GO/CS对Cyt c的吸附动力学,并绘制了等温吸附曲线。结果表明,Fe3O4/GO/CS能较快地吸附Cyt c,40min左右达到平衡;等温吸附符合Langmuir模型,饱和吸附量为13.3mg/g。为进一步考察吸附性能,将吸附Cyt c未经洗脱的复合物进行MALDI-TOF MS分析。经Fe3O4/GO/CS富集后,Cyt c的信号强度及S/N显著地增强,增强约56倍。这表明Fe3O4/GO/CS复合物对蛋白有较好的吸附能力,结果令人满意。在第四章中,采用PEG-NH2(双(3-氨基丙基)封端的聚乙二醇)对GO进行功能化修饰合成了GO-PEG复合物。紫外光谱(UV-Vis)表明经PEG-NH2功能化后,GO-PEG的紫外吸收较GO发生了红移,TEM图可以看出GO-PEG变成很小的纳米碎片,分散性和稳定性得到了提高。基于GO较高的荧光猝灭效率,GO-PEG良好的水溶性、稳定性和生物相容性,利用荧光共振能量转移(FRET)原理,制备适配体传感器对溶菌酶(Lys)进行测定。结果表明,GO-PEG能够快速高效地猝灭荧光,Lys存在时,荧光得到恢复。检测的线性范围为50-300nM,检出限约为11nM(S/N=3)在第五章中,对本研究工作进行了总结,分析存在的问题和挑战,并进行了展望。