光電化學(Photoelectrochemical,PEC)生物傳感器是近年來迅速興起并處于快速發(fā)展的一種生物傳感技術,其檢測原理是基于光生電子在電極/溶液界面上的轉(zhuǎn)移過程而產(chǎn)生的光電流響應。在電化學和光學方法結(jié)合的基礎上發(fā)展起來的PEC分析具有高靈敏度、低背景信號、成本低、操作簡單、易于小型化等優(yōu)點。然而,盡管PEC方法表現(xiàn)出很多優(yōu)點,而且近些年來也有很多關于PEC生物傳感器的文獻報道,但是與傳統(tǒng)電化學和光學方法相比,PEC分析方法的光電轉(zhuǎn)換效率和檢測模式仍需深入研究與擴展。因此,開發(fā)具有高效光電轉(zhuǎn)換效率的新型光電活性材料和新型傳感策略對PEC生物傳感平臺的構(gòu)建具有重要意義。本論文通過制備新型光電活性材料和設計新型傳感策略,成功構(gòu)建了一系列高靈敏的新型PEC生物傳感器,并對其在堿性磷酸酶、細胞凋亡蛋白酶-3、朊蛋白及凝血酶檢測方面進行了研究:(1)通過在氮氣氛圍中對類沸石金屬有機框架材料(ZIF-8納米多面體)進行直接碳化,制備了一種新型光電活性材料,氮摻雜多孔碳-氧化鋅(NPC-ZnO)納米多面體。采用掃描電鏡、透射電鏡、X射線光電子能譜、拉曼光譜、比表面積分析儀和PEC方法對其形...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 光電化學生物傳感器
        1.1.1 光電化學生物傳感器的原理
        1.1.2 光電化學生物傳感器的分類
        1.1.3 光電化學生物傳感器的應用
    1.2 光電活性材料
        1.2.1 無機半導體材料
        1.2.2 有機半導體材料
        1.2.3 復合半導體材料
        1.2.4 其他光電活性材料
    1.3 光電化學傳感策略
        1.3.1 信號減弱型
        1.3.2 信號增強型
        1.3.3 信號翻轉(zhuǎn)型
        1.3.4 其他信號型
    1.4 光電化學生物傳感器的發(fā)展趨勢
    1.5 本課題選擇的意義與內(nèi)容
第2章 基于氮摻雜多孔碳-ZnO納米多面體的光電化學生物傳感器
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 NPC-ZnO納米多面體的制備
        2.2.4 ITO/NPC-ZnO電極的制備
        2.2.5 光電化學檢測
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 NPC-ZnO納米多面體的表征
        2.3.2 ITO/NPC-ZnO電極的光電性質(zhì)
        2.3.3 光電化學生物傳感器的可行性
        2.3.4 實驗條件優(yōu)化
        2.3.5 ALP檢測
        2.3.6 選擇性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的研究
        2.3.7 回收實驗
    2.4 本章小結(jié)
第3章 一種免標記和無封閉劑的高靈敏分析caspase-3 光電化學傳感策略
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 光電化學生物傳感器的制備
        3.2.4 光電化學檢測
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 NPC-ZnO/CdS雜化結(jié)構(gòu)的表征
        3.3.2 光電化學生物傳感器的表征
        3.3.3 CC-DEVD-多肽的封閉作用
        3.3.4 實驗條件優(yōu)化
        3.3.5 Caspase-3 檢測
        3.3.6 選擇性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的研究
        3.3.7 回收實驗
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于多功能信號放大器Co₃O₄-Au多面體的光電化學分析
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑
        4.2.2 實驗儀器
        4.2.3 Bi₂S₃ 納米顆粒的制備
        4.2.4 Co₃O₄-Au多面體的制備
        4.2.5 光電化學傳感器的構(gòu)建
        4.2.6 光電化學檢測
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Co₃O₄和Co₃O₄-Au多面體的表征
        4.3.2 Bi₂S₃ 納米顆粒的表征
        4.3.3 催化沉淀的可行性
        4.3.4 光電化學生物傳感器的表征
        4.3.5 實驗條件優(yōu)化
        4.3.6 Caspase-3 檢測
        4.3.7 選擇性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的研究
        4.3.8 回收實驗
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于血晶素誘導光電流方向翻轉(zhuǎn)的超靈敏檢測朊蛋白光電化學免疫傳感器
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗試劑
        5.2.2 實驗儀器
        5.2.3 CdS-CS納米顆粒的制備
        5.2.4 NPC-hemin-Ab2 共軛物的制備
        5.2.5 光電化學免疫傳感器的制備
        5.2.6 光電化學檢測
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 CdS-CS納米顆粒的表征
        5.3.2 NPC-hemin多面體的表征
        5.3.3 光電化學免疫傳感器的機理
        5.3.4 光電化學免疫傳感器的表征
        5.3.5 實驗條件優(yōu)化
        5.3.6 PrPC檢測
        5.3.7 選擇性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的研究
        5.3.8 回收實驗
    5.4 本章小結(jié)
第6章 基于直接Z型 CdS/hemin體系的光電流方向自翻轉(zhuǎn)的光電化學生物傳感策略
    6.1 前言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 實驗試劑
        6.2.2 實驗儀器
        6.2.3 光電化學生物傳感器的制備
        6.2.4 光電化學測試
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 光電化學生物傳感器的原理
        6.3.2 光電化學生物傳感器的表征
        6.3.3 實驗條件優(yōu)化
        6.3.4 PrPC檢測
        6.3.5 選擇性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的研究
        6.3.6 回收實驗
    6.4 本章小結(jié)
第7章 基于間接Z-型到直接Z-型體系的轉(zhuǎn)換驅(qū)動光電流極性轉(zhuǎn)向的高選擇性和高靈敏度光電化學傳感器
    7.1 前言
    7.2 實驗部分
        7.2.1 實驗試劑
        7.2.2 實驗儀器
        7.2.3 NPC-ZnO/Au/CdS多面體的合成
        7.2.4 光電化學生物傳感器的制備
        7.2.5 光電化學測試
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 間接Z-型NPC-ZnO/Au/CdS體系的表征
        7.3.2 光電化學生物傳感器的表征
        7.3.3 實驗條件優(yōu)化
        7.3.4 TB檢測
        7.3.5 重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和選擇性的研究
        7.3.6 回收實驗
    7.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄
致謝



本文編號：3960724