基于納米復合材料和蛋白質(zhì)的生物傳感新方法及其應用——葡萄糖及嘔吐毒素快速檢測.pdf

1、電化學分析是基于物質(zhì)的電化學性質(zhì)及其變化規(guī)律進行分析的儀器分析方法，儀器易于微小型化、方法簡單，靈敏度高，選擇性強以及靈活便利等優(yōu)點而被廣泛應用于食品分析，醫(yī)療及環(huán)境檢測等研究。納米材料具有豐富的表面活性位點，良好的生物相容性，較大的比表面積，較高的活性與催化效率，以及較強吸附能力等特點。在電化學生物傳感器領域，納米材料是修飾電極以及固定生物分子的理想材料，其自身優(yōu)異性能可以顯著地提高生物傳感器的檢測性能。本文基于這一研究背景，以葡萄糖

2、和嘔吐毒素(DON)為檢測對象，利用石墨烯和金屬納米粒子等材料修飾玻碳電極(GCE)，構建了性能優(yōu)良的蛋白質(zhì)電化學生物傳感器，如葡萄糖氧化酶(GOx)生物傳感器和嘔吐毒素(DON)抗原-抗體免疫傳感器，建立了對葡萄糖和嘔吐毒素的快速傳感新方法。
　　本文研究內(nèi)容主要包含以下三個部分:
　　1.納米復合材料的制備及表征
　　利用殼聚糖(CS)作為還原劑和穩(wěn)定劑一步法合成了納米金-還原氧化石墨烯(rGO-AuNPs)納米復

3、合材料。通過紅外光譜，紫外-可見光光譜和場發(fā)射透射電子顯微鏡表征其結構及表面形態(tài)。可以證明AuNPs成功負載在還原氧化石墨烯片層上。相比于裸電極以及僅由rGO或AuNPs單獨修飾玻碳電極(GCE)，rGO-AuNPs修飾GCE具有更好的導電性能。
　　利用十二烷基硫酸鈉作為結構導向劑，制備了具有優(yōu)異離子交換性能的磷酸鈦納米球（TiP納米球）。然后將Ag+負載到磷酸鈦納米球上，再將Ag+還原為銀納米粒子形成AgNPs@TiP納米復合

4、材料。通過紫外-可見光光譜、X射線光電子能譜、場發(fā)射掃描電子顯微鏡和X射線能譜儀表征了AgNPs@TiP的結構及表面形態(tài)?？梢宰C明AgNPs成功負載在TiP納米球上，AgNPs@TiP的平均粒徑約55nm。因其具有優(yōu)異的離子交換能力和豐富的活性位點，AgNPs@TiP對蛋白質(zhì)傳感器研究具有潛在的應用價值。
　　2.葡萄糖氧化酶-納米復合材料修飾電極安培法檢測葡萄糖
　　使用rGO-AuNPs修飾GCE后并固定GOx，構建GO

5、x/rGO-AuNPs/GCE電化學生物傳感器，實現(xiàn)了GOx在GCE的直接電化學。通過循環(huán)伏安法和計時電流法系統(tǒng)地研究了酶的用量、磷酸鹽緩沖溶液(PBS)的pH值等制備工藝對葡萄糖氧化酶生物傳感器的影響。GOx在傳感器上的表觀米氏常數(shù)Kmapp為0.497，對0.010～0.88 mM范圍內(nèi)的葡萄糖具有優(yōu)異的檢測效果，檢測限低至0.43μM(信噪比S/N=3)，靈敏度高達22.54μA mM-1 cm-2。該方法與葡萄糖試劑盒測定實際飲

6、料樣品的測定結果相一致。
　　3.納米銀修飾磷酸鈦納米球-嘔吐毒素免疫傳感器伏安法快速檢測嘔吐毒素
　　采用AgNPs@TiP作為信號放大標簽，在玻碳電極上修飾電還原氧化石墨烯和殼聚糖用于固定嘔吐毒素抗體。依靠游離的嘔吐毒素與結合AgNPs@TiP的嘔吐毒素競爭免疫實現(xiàn)對嘔吐毒素的超靈敏檢測。信號標簽中的納米銀與底液里的KCl通過差分脈沖伏安法產(chǎn)生一個尖銳的信號峰，峰大小與抗原濃度相對應。該免疫傳感器對嘔吐毒素的檢測范圍寬至