發(fā)布時(shí)間：2018-01-03 12:13

  本文關(guān)鍵詞：基于納米復(fù)合材料和蛋白質(zhì)的生物傳感新方法及其應(yīng)用—葡萄糖及嘔吐毒素快速檢測(cè)　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 電化學(xué)生物傳感 免疫傳感器 納米材料 葡萄糖氧化酶 嘔吐毒素

【摘要】：電化學(xué)分析是基于物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律進(jìn)行分析的儀器分析方法,儀器易于微小型化、方法簡(jiǎn)單,靈敏度高,選擇性強(qiáng)以及靈活便利等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于食品分析,醫(yī)療及環(huán)境檢測(cè)等研究。納米材料具有豐富的表面活性位點(diǎn),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(qiáng)吸附能力等特點(diǎn)。在電化學(xué)生物傳感器領(lǐng)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(cè)性能。本文基于這一研究背景,以葡萄糖和嘔吐毒素(DON)為檢測(cè)對(duì)象,利用石墨烯和金屬納米粒子等材料修飾玻碳電極(GCE),構(gòu)建了性能優(yōu)良的蛋白質(zhì)電化學(xué)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(duì)葡萄糖和嘔吐毒素的快速傳感新方法。本文研究?jī)?nèi)容主要包含以下三個(gè)部分：1.納米復(fù)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(fù)合材料。通過(guò)紅外光譜,紫外-可見(jiàn)光光譜和場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡表征其結(jié)構(gòu)及表面形態(tài)。可以證明AuNPs成功負(fù)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(dú)修飾玻碳電極(GCE),rGO-AuNPs修飾GCE具有更好的導(dǎo)電性能。利用十二烷基硫酸鈉作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)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(fù)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(fù)合材料。通過(guò)紫外-可見(jiàn)光光譜、X射線光電子能譜、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和X射線能譜儀表征了AgNPs@TiP的結(jié)構(gòu)及表面形態(tài)�？梢宰C明AgNPs成功負(fù)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(diǎn),AgNPs@TiP對(duì)蛋白質(zhì)傳感器研究具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。2.葡萄糖氧化酶-納米復(fù)合材料修飾電極安培法檢測(cè)葡萄糖使用rGO-AuNPs修飾GCE后并固定GOx,構(gòu)建GOx/rGO-AuNPs/GCE學(xué)生物傳感器,實(shí)現(xiàn)了GOx在GCE的直接電化學(xué)。通過(guò)循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)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(duì)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(duì)0.010～0.88 mM范圍內(nèi)的葡萄糖具有優(yōu)異的檢測(cè)效果,檢測(cè)限低至0.43μM(信噪比S/N=3),靈敏度高達(dá)22.54 μAmM-1 cm-2。該方法與葡萄糖試劑盒測(cè)定實(shí)際飲料樣品的測(cè)定結(jié)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(cè)嘔吐毒素采用AgNPs@TiP作為信號(hào)放大標(biāo)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(jié)合AgNPs@TiP的嘔吐毒素競(jìng)爭(zhēng)免疫實(shí)現(xiàn)對(duì)嘔吐毒素的超靈敏檢測(cè)。信號(hào)標(biāo)簽中的納米銀與底液里的KC1通過(guò)差分脈沖伏安法產(chǎn)生一個(gè)尖銳的信號(hào)峰,峰大小與抗原濃度相對(duì)應(yīng)。該免疫傳感器對(duì)嘔吐毒素的檢測(cè)范圍寬至0.10～1000ng mL-1,檢測(cè)限為0.059 ng mL-1(信噪比S/N=3)。此外,還原氧化石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性和殼聚糖良好的生物相容性保證了免疫傳感器具有優(yōu)秀的穩(wěn)定性和再生性。
[Abstract]:Electrochemical analysis instrument of electrochemical properties and change of material based on the analysis method, the instrument is easy to be miniaturized, the method is simple, high sensitivity, strong selectivity and flexible and convenient advantages and is widely used in food analysis, medical research and environmental testing. Nano materials with surface active sites rich, good compatibility the biological, large surface area, high catalytic activity and efficiency, and strong adsorption ability. In the field of electrochemical biosensor, nanomaterials are ideal materials modified electrodes and fixed biological molecules, its excellent performance can significantly improve the detection performance of the biosensor. In this paper, based on this research background. With glucose and deoxynivalenol (DON) for the detection of objects, using materials such as graphene and metal nanoparticles modified glassy carbon electrode (GCE), construct a Protein electrochemical biosensor is excellent, such as glucose oxidase (GOx) biosensor and deoxynivalenol (DON) antigen antibody immune sensor, a new method for rapid sensing of glucose and vomitoxin. The contents of this paper mainly includes the following three parts: 1. nano composites were prepared and characterized by chitosan (CS) as a reducing agent and stabilizer was synthesized by the reaction of gold nanoparticles reduced graphene oxide (rGO-AuNPs) nano composite material. By infrared spectroscopy, UV Vis spectroscopy and field emission transmission electron microscopy to characterize the structure and surface morphology. It can be proved that the AuNPs successfully loaded on the reduced graphene oxide layers on. On the bare electrode and only by rGO or AuNPs alone modified glassy carbon electrode (GCE), conductive properties of rGO-AuNPs modified GCE has better. By using twelve sodium dodecyl sulfate as structure directing agent system Titanium phosphate nanoparticles have excellent ion exchange properties were synthesized (TiP spheres). Then Ag+ was loaded into the nano titanium phosphate on the ball, then Ag+ reduced to silver nanoparticles formation of AgNPs@TiP nanocomposites. By UV visible spectroscopy, X ray photoelectron spectroscopy, field emission scanning electron microscope and X ray energy dispersive X-ray spectrometer structure and surface morphology of AgNPs@TiP. It can be proved that the AgNPs successfully loaded on TiP nanoparticles, AgNPs@TiP average particle size of about 55nm. because of its excellent ion exchange capacity and abundant active sites, AgNPs@TiP has the potential application value of detection of glucose glucose oxidase.2. nanocomposites modified electrode using amperometric method rGO-AuNPs GCE and GOx on protein fixed sensor research, construction of biological sensor GOx/rGO-AuNPs/GCE, implemented in GOx GCE by direct electrochemical cyclic voltammetry. Chronoamperometry and systematic study of the enzyme dosage, phosphate buffer solution (PBS) of the pH value and the influence of the preparation process of glucose oxidase biosensor in the.GOx sensor on the apparent Michaelis constant KmaPP was 0.497, 0.010 to 0.88 mM within the scope of the glucose detection results is excellent, low detection limit to 0.43 M (signal-to-noise ratio S/N=3), determination of the results of the sensitivity up to 22.54 AmM-1 cm-2. glucose assay kit and the method of actual beverage samples consistent with.3. nano silver modified titanium phosphate nanoparticles - vomitoxin immunosensor for rapid detection of deoxynivalenol by voltammetry using AgNPs@TiP as signal amplification label, modified electrochemical reduction oxidation graphene and chitosan for fixing the emetic toxin antibody on glassy carbon electrode. Rely on mycotoxin free and bound voitoxin AgNPs@TiP for the competitive immune deoxvnivalenol ultra sensitive Detection. Silver nanoparticles and base solution in the KC1 tag signal by differential pulse voltammetry to produce a sharp peak, peak size and corresponding antigen concentration. The immune sensor detection range of the deoxvnivalenol width to 0.10 ~ 1000ng mL-1, the detection limit is 0.059 ng mL-1 (SNR S/N=3). In addition, the reduction of conductivity of graphene oxide and chitosan with excellent biocompatibility to ensure the immune sensor has excellent stability and reproducibility.

【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O657.1;TP212

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本文編號(hào)：1373830