基于纳米材料和离子液体的生物电化学传感器的研究

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金属纳米粒子和石墨烯具有高的导电性、好的催化活性和较高的酶负载量,在构建电化学传感器中得到了广泛的应用。离子液体由于高的导电性和好的生物相容性,不仅可作为溶剂用于稳定金属纳米粒子和固定酶,还可作为一种新型材料用于构建电化学传感器。研究表明,纳米材料和离子液体间的协同作用,能够显著的提高电化学传感器的性能。因此,本文结合纳米材料和离子液体的电化学特点,构建了三种新型的生物电化学传感器,用于生物分子的检测。主要研究内容如下:(1)本章提供了一种新方法合成了疏水性离子液体包裹的金纳米粒子(IL-capped AuNPs)复合材料,并构建了一种胆固醇酶传感器。用紫外可见光谱(UV–vis)和透射电子显微镜(TEM)表征了金纳米粒子。用循环伏安法(CV)和电化学阻抗技术(EIS)表明离子液体包裹的金纳米粒子有良好的导电性。此外,将胆固醇氧化酶固定在离子液体包裹的金纳米粒子复合材料中并用于修饰玻碳电极(ChOx-IL-capped AuNPs/GCE),实现了酶在电极上的直接电化学。实验结果表明,该修饰电极对胆固醇的检测线性范围为1×10-7~5×10-5mol/L,检测限为3.3×10-8 mol/L。因此,疏水性离子液体包裹的金纳米粒子可以作为良好的候选材料用于构建相应的酶电极。(2)基于上一章的研究,我们发现,疏水性离子液体有利于疏水性分析物的检测,而且石墨烯具有大的比表面积和高的导电性,所以本章构建了一种基于SDBS功能化石墨烯-壳聚糖-离子液体(SDBS-Gr-CS-IL)的L-酪氨酸电化学传感器。用透射电子显微镜(TEM)、循环伏安法(CV)和电化学阻抗技术(EIS)对该复合物进行了表征,并研究了该复合物修饰电极对L-酪氨酸的电化学响应。实验结果表明,该传感器对L-酪氨酸具有宽的检测线性范围(1×10-7~1×10-5mol/L和1×10-5~1.2×10-4mol/L)、低的检测限(3.3×10-8mol/L)。此外,该传感器可用于实样分析。(3)本章用电化学还原的方法构筑了一种基于功能化石墨烯-离子液体的芦丁的电化学传感器。用循环伏安法(CV)、电化学阻抗法(EIS)对该修饰电极进行了表征,并研究了该修饰电极对芦丁的电化学响应。实验结果表明,该传感器对芦丁有较好的电化学响应,检测线性范围为1.0×10-8~8×10-5 mol/L,检测限为3.3×10-9mol/L。
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