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纳米复合材料的合成与电化学生物传感器

作　者: 游娟
导　师: 丁世家
学　校: 重庆医科大学
专　业: 临床检验诊断学
关键词: 纳米管羟基磷灰石 金胶纳米粒子 血红蛋白 直接电化学 生物传感器
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


目的:1.首次合成了一种金胶-纳米管羟基磷灰石复合材料,由于具有独特的多吸附位点和良好的导电性,该复合材料可作为一种新型的电子传递促进剂用于血红蛋白的直接电化学研究。2.探讨了金胶和纳米管羟基磷灰石不同的混合比例对形成复合材料电子传递速率的影响,并用电子扫描显微镜观察了该复合材料的表面形貌。3.分别考察了不同的扫描速率和不同pH值的缓冲溶液对血红蛋白/金胶-纳米管羟基磷灰石复合材料修饰电极的峰电位及峰电流的影响。4.研究血红蛋白/金胶-纳米管羟基磷灰石复合材料修饰电极的电化学行为以及探讨了对过氧化氢的电催化能力。方法:1.超声处理氢氧化钙悬浊液,并逐渐加入磷酸,保持环境温度在60℃,溶液pH 7.0条件下进行。产物陈化、洗绦、过滤、离心后,在真空100℃条件下干燥即得纳米管Hap粉末。柠檬酸钠和HAuCl4溶液的混合物恒沸15 min后即得到酒红色的胶体金溶液。最后将Hap粉末溶入金胶溶液混合,恒频率超声,得到了金胶-纳米管羟基磷灰石复合材料。2.分别将Hb,GNPs-Hap,Hb-GNPs-Hap溶液放入微量比色皿中,用UV-Vsi-3600-Nir分光光度计,得到紫外-可见吸收光谱图。分别用Hb/GNPs-Hap、Hb/Hap、Hb/GNPs、GNPs-Hap修饰玻碳电极,在pH 7.0,0.1mol/L的PBS中得到了不同修饰电极的循环伏安图。3.将修饰电极放在不同pH值的PBS缓冲溶液中进行扫循环伏安,从电流值的响应中寻找最佳pH值。在最佳pH值的条件下研究不同扫速对电流的关系。4.配制一系列不同浓度的过氧化氢溶液,在-372 mV工作电位下,探讨了Hb/GNPs-Hap/GCE在pH 7.0,0.1mol/L的PBS中对H2O2的电催化能力。结果:1.考虑到复合膜的固定性和对电子传递速率的影响,最终选择金胶和羟基磷灰石两者最优混合比例为1:1。运用电子扫描显微镜(SEM)对GNPs-Hap复合膜进行表征,可以看到金胶能够很好的被吸附在呈现不同长度的管状结构的纳米管羟基磷灰石表面,并形成均匀、多孔的表面形貌,有利于血红蛋白的镶嵌。2.从紫外-可见吸收光谱中可以看到,溶解在Hap和GNPs-Hap溶液中的血红蛋白在405.78 nm处有明显的吸收带,说明了Hap和GNPs-Hap所提供的微环境能够使Hb保持良好的生物活性和趋向性。从Hb/GNPs-Hap、Hb/Hap、Hb/GNPs、GNPs-Hap修饰玻碳电极得到的循环伏安图中可以看到:Hap和GNPs之间并不是简单的加和作用,而是正协同效应。3.随着缓冲溶液pH值的变化,血红蛋白的循环伏安峰电流和峰电位也呈现可逆的变化,其氧化还原峰的式量电位与pH成线性关系,斜率为–51mV pH-1,说明该电极反应是一质子一电子参与的过程。当循环伏安扫速在10～1000 mV/s范围内时,扫描速率与阴极和阳极峰电流均成正比例关系,说明电极过程是一个表面控制过程。4.在最佳实验条件下,血红蛋白/金胶-纳米管羟基磷灰石复合材料修饰电极,检测过氧化氢浓度的线性范围为0.5～25μM,最低检出限为0.2μM,并且制成的过氧化氢传感器具有良好的重复性和稳定性。结论:1.Hap具有优良的生物相容性和独特的吸附位点可与金胶纳米粒子按照某种特定的比例混合,合成新型的复合纳米材料,此材料具有多孔、均匀的表面形貌,能为血红蛋白提供一个特殊的、具有生物兼容性的微环境,使血红蛋白保持良好的天然构象,有利于研究血红蛋白的电子传递过程。2.血红蛋白/金胶-纳米管羟基磷灰石复合材料修饰电极,对过氧化氢的还原有着良好、快速的催化作用,制成的过氧化氢传感器具有良好的稳定性和重复性。

全文目录


符号说明  5-6
论文题目：纳米复合材料的合成与电化学生物传感器  6-13
  中文摘要  6-9
  英文摘要  9-13
论文正文：血红蛋白在金胶—纳米管羟基磷灰石复合材料上的直接电化学  13-39
  前言  13-17
  1. 技术路线  17-18
  2. 仪器与试剂  18
  3. 实验部分  18-19
    3.1 GNPs-Hap 复合膜的制备  18-19
    3.2 Hb/GNPs-Hap/GCE 修饰电极的制备  19
  4. 结果  19-34
    4.1 Hap 浓度的优化  19-20
    4.2 GNPs 和Hap 混合比例的优化  20-21
    4.3 GNPs-Hap 复合膜修饰电极的表面形貌  21-22
    4.4 Hb 在不同溶液中的紫外-可见吸收光谱图  22
    4.5 Hb 在GNPs-Hap 修饰电极上的直接电化学  22-24
    4.6 血红蛋白表面覆盖度测定  24-27
    4.7 Hb 峰电流与扫速的关系  27-28
    4.8 Hb 峰电位与pH 的关系  28-30
    4.9 Hb/GNPs-Hap 对H202 的电催化氧化还原  30-33
    4.10 过氧化氢传感器的重复性和稳定性  33-34
  5. 结论  34-35
  参考文献  35-39
文献综述  39-51
  参考文献  47-51
致谢  51-52
硕士期间发表的论文  52

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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 一般性问题 > 生物材料学
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