基于Pt納米絨毛修飾氧化鋁箔生物傳感器與基于酞菁鈷修飾聚吡咯無酶生物傳感器.pdf

1、自從Updike和Hicks制作第一個酶電極以來，生物傳感器得到了廣泛的研究和應(yīng)用。不同的固化方法、多種固化材料和修飾電極被應(yīng)用于電化學生物傳感器。為了改善傳感器的性能，納米半導(dǎo)體、納米金屬和納米聚合物被用于修飾電極，以提高電極比表面和生物相容性。
　　 本論文首先采用Pt化學沉積法對多孔Al2O3電極進行修飾，制得Pt納米絨毛修飾多孔Al2O3電極。該電極具有高的表面積和良好的催化能力，其對0-50 mM過氧化氫的靈敏度為71

2、.02μ AmM-1 cm-2，線性相關(guān)度R=0.969，較未修飾前電極的靈敏度提高約129倍。利用電極的循環(huán)伏安曲線用于表征電極的電化學特性；此外，還采用EDS、面掃描和線掃描對電極進行了元素分析表征。
　　 在此電極基礎(chǔ)上采用戊二醛固化葡萄糖氧化酶制得Pt納米絨毛/Au/Al2O3葡萄糖傳感器；采用聚吡咯修飾電極并利用戊二醛固化葡萄糖氧化酶制得PPy/Pt納米絨毛/Au/Al2O3葡萄糖傳感器。本研究考察了不同酶添加量、不同

3、pH值和不同聚合時間對傳感器響應(yīng)電流的影響。經(jīng)過優(yōu)化制備條件后，上述兩種傳感器靈敏度、線性區(qū)、檢測限、米氏常數(shù)分別為56.79μ AmM-1cm-2和38.47μ AmM-1cm-2、0.25-8 mM和0.25-7 mM、12.5μ M/cm2和68.9μ M/cm2、7.35mM和6.42mM。通過二項式擬合還可以將傳感器的線性區(qū)擴展到0.25-30mM。該傳感器具有良好的時間和溫度穩(wěn)定性，較好的抗干擾能力和重復(fù)性。該傳感器的血清樣

4、品測試結(jié)果表明，傳感器回收率達到93.9-103.9％；該傳感器與醫(yī)院生化儀有較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.991，具有良好的臨床應(yīng)用前景。
　　 利用戊二醛固化尿酸酶的Pt納米絨毛/Au/Al2O3尿酸傳感器和利用戊二醛固化尿酸酶的PPy/Pt納米絨毛/Au/Al2O3尿酸傳感器的靈敏度、線性區(qū)、檢測限、米氏常數(shù)分別為121.3μ AmM-1cm-2和131.39μ AmM-1cm-2、0.05-0.60 mM和0.05-0.7

5、0 mM、5.85μ M cm-2和68.9μ M/cm2、1.096 mM和2.37 mM。通過二項式擬合還可以將傳感器的線性區(qū)擴展到0.05-1mM。該傳感器具有良好的時間、溫度穩(wěn)定性和重復(fù)性，有一定的抗干擾能力。該傳感器的血清樣品測試結(jié)果表明，傳感器回收率達到87.5-116.7％，該傳感器與醫(yī)院生化儀也有較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.989，具有一定的臨床應(yīng)用前景。
　　 應(yīng)用戊二醛固化膽固醇氧化酶的Pt納米絨毛/Au/A

6、l2O3膽固醇傳感器和應(yīng)用戊二醛固化膽固醇氧化酶的PPy/Pt納米絨毛/Au/Al2O3膽固醇傳感器的靈敏度、線性區(qū)、檢測限、米氏常數(shù)分別為109.22μ A mM-1cm-2和117.99μ AmM-1cm-2、0.05-0.30 mM和0.05-0.30 mM、6.5μ Mcm-2和22.5μ Mcm-2、0.286 mM和0.37mM。該傳感器具有良好的時間和溫度穩(wěn)定性，較好的抗干擾能力和重復(fù)性。該傳感器的血清樣品測試結(jié)果表明，傳

7、感器回收率達到89.0-107.5％，該傳感器與醫(yī)院生化儀有較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.979，具有一定的臨床應(yīng)用前景。
　　 其次，本研究在不利用無機模板的情況下，采用恒電位法在不同基底電極表面(如鍍金電極、鉑片電極、鐵片電極和鉛筆芯石墨電極等)修飾了具有新穎的微觸角形貌的聚吡咯。本研究考察了反應(yīng)時間、聚合電位、不同基底、不同類型和濃度的電解質(zhì)對聚吡咯修飾電極的形貌和電化學性能的影響。在優(yōu)化條件下于不同基底上成功地修飾了具有茂

8、密、細長和穩(wěn)定的聚吡咯觸角，且具有良好的電化學性能。
　　 基于酞菁鈷修飾過氧化聚吡咯的無酶電流型葡萄糖生物傳感器可在0.4V的低電位條件下直接氧化葡萄糖分子得到響應(yīng)電流并測試其濃度；對實驗條件進行優(yōu)化后，傳感器線性范圍為0-10 mM，靈敏度為6.42μ AmM-1cm-2(R=0.993)，測試限為70.1μ M；通過二項式擬合后，更可將該傳感器的使用范圍擴大至0-50mM；傳感器具有較好的時間和溫度穩(wěn)定性，在28天后保持9

9、2％的響應(yīng)電流；該傳感器對于果糖和脲有較好的抗干擾能力；該傳感器還具有較好的重復(fù)性。
　　 最后，本研究對Pt納米絨毛修飾電極的PPy傳感器和無PPy傳感器建立了電子傳輸模型，分別為電子-空穴機理和電子傳輸穿梭機理，并將該機理與傳感器的性能的關(guān)系進行了討論；對Pt納米絨毛電極的表面積進行了理論計算，其理論基于CV曲線中氫吸附和解吸附電量，在幾何面積為0.025cm2的電極中計算表面積值為14cm2；對微觸角形貌聚吡咯的生長機理進