收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于有序Au纳米线阵列的葡萄糖电化学生物传感器的制备及性能研究

崔接武  
【摘要】:本论文以高度有序Au纳米线阵列为平台,采用不同的制备技术将葡萄糖氧化酶负载于Au纳米线阵列表面构筑高灵敏度的葡萄糖电化学生物传感器。一方面,选取合适的AAO模板和电解液,以AAO模板结合电沉积技术制备高度有序Au纳米线阵列;结果表明,相对于由H3B03和HAuCl4组成酸液电解液而言,以EDTA,Na2SO3,K2HPO4和]HAuCl4所组成的碱性电解液所制备的Au纳米线具有规则的形貌和粗糙的表面,更加有利于葡萄糖氧化酶的负载和所制备的葡萄糖电化学生物传感器的稳定性。另一方面,研究了不同制备技术对所制备的葡萄糖电化学生物传感器性能的影响,对不同制备技术条件下影响生物传感器性能的参数进行优化与分析,从而提高生物传感器对葡萄糖检测的性能,并结合FIA技术进一步提高传感器的检测效率,其具体研究内容如下: 首先,利用Au纳米线阵列大比表面积的特性,采用物理吸附法将葡萄糖氧化酶(GOx)吸附于Au纳米线阵列表面,并以全氟磺酸树脂(Nafion)覆盖于GOx修饰后的Au纳米线阵列表面以提高葡萄糖电化学生物传感器的稳定性。分别通过SEM、TEM、XRD以及CV对Au纳米线阵列的形貌、微观结构和电活性表面积进行表征,利用FITR对以Nafion包覆的GOx进行表征。对浸渍时间、GOx浓度、Nafion浓度以及电沉积时间等制备参数以及其测试参数进行优化,改善所制备的生物传感器对葡萄糖的电流响应。实验结果表明,高度有序Au纳米线阵列具有很高的电活性表面积,能够有效地加速反应过程中的电子传递。基于Nafion-GOx-AuNWAs的葡萄糖生物传感器对葡萄糖的检测具有高灵敏度(258.8μA·cm-2·mM-1),线性范围宽(10-3270μmol/L),低检测极限(0.2μmol/L),高的稳定性及抗干扰能力好等性能;同时采用物理吸附法制备的葡萄糖生物传感器具有较好的酶动力学响应,其Michaelis-Menten常数Kmapp为5.8mM。 其次,以电聚合吡咯的方式将GOx包埋于Au纳米线阵列表面的聚吡咯膜中制备葡萄糖电化学生物传感器。采用SEM以及TEM对Au纳米线的形貌进行观察,通过电聚合吡咯过程中的电势-时间曲线以及电化学交流阻抗谱(EIS)对GOx在聚吡咯膜中的负载情况进行分析,以吡咯单体为电解液和吡咯单体/GOx混合液为电解液进行电聚合生长曲线可以判断GOx被成功包埋于聚吡咯膜中,同时,不同电极的电化学交流阻抗谱对此进一步确认了GOx可以通过电聚合的方式而被负载于Au纳米线阵列表面。在对其制备参数优化的基础之上,在一定程度改善了生物传感器的性能,基于电聚合法制备的葡萄电化学生物传感器的灵敏度可达183.3pA·cm-2·mM-1,线性范围较宽为10-6140μmol/L,检测极限为0.5μmol/L. 再者,利用GLA和BSA共交联法将GOx固定于Au纳米线阵列表面构筑葡萄糖电化学生物传感器。分别利用SEM和TEM对Au纳米线阵列进行表征,并通过CV和EIS对基于交联法制备的葡萄糖电化学生物传感器的传质特性和界面结构进行研究。以计时电流法对不同的GLA浓度、BSA浓度、GOx浓度等参数条件下制备的葡萄糖电化学生物传感器的性能进行优化,电流响应结果显示,GLA-BSA-GOx-AuNWAs葡萄糖生物传感器对葡萄糖检测显示了较高的检测性能,其灵敏度高达379.0μA·cm-2·mM-1,线性范围为5-5000μmol/L,检测极限达0.05μmol/L。传感器稳定性研究结果显示,经过一个月的保存之后,该葡萄糖生物传感器仍保留90%的原始电流响应,显示传感器具有较好的稳定性。为了克服葡萄糖电化学生物传感器对测试溶液中溶氧的依赖,改善葡萄糖电化学生物传感器的电流响应以及稳定性,以交联法制备葡萄糖生物传感器过程中引入电子介体,将GOx与K3Fe(CN)6共同固定子Au纳米线阵列表面与纳米线之间。通过在常规测试环境和无氧测试环境中对不同条件下制备的葡萄糖电化学生物传感器的电流响应对K3Fe(CN)6的引入对生物传感器性能的作用进行分析,葡萄糖电化学生物传感器的构筑过程中引入铁氰化钾。一方面K3Fe(CN)6与O2共同作为葡萄糖催化反应过程中的电子受体,提高生物传感器的电流响应,另一方面,当测试溶液中的溶氧浓度不足或受到外界干扰时,K3Fe(CN)6将代替溶氧作为葡萄糖氧化酶催化葡萄糖反应过程中的电子受体,保证对葡萄糖检测的稳定性。由于K3Fe(CN)6的引入改变了GOx在Au纳米线阵列中存在的微环境,从而使制备参数对传感器性能的影响发生了较大的改变,在参数重新优化的基础之上,相对于无电子介体的葡萄糖生物传感器而言,基于电子介体的葡萄糖电化学生物传感的性能获得极大改善,所制备传感器的灵敏度高达548.1μA·cm-2·mM-1,线性范围为2.5-5400μmol/L,其理论检测极限为0.04umol/L。与此同时,传感器具有良好的酶动力学响应,其Michaelis-Menten常数Kmapp为5.6mM。 最后将基于Au纳米线阵列的葡萄糖生物传感器与流动注射分析(FIA)技术相结合,一方面基于Au纳米线阵列的葡萄糖生物传感器自身具有良好的综合性能,另一方面,FIA技术是一种非平衡态、快速测量的技术;将二者的优势结合之后,实现了对不同浓度葡萄糖的批量测试,大大提高了对葡萄糖浓度检测的效率。基于Au纳米线阵列的生物传感器对葡萄糖实际样品分析具有较高的回收率和较低的相对标准偏差,说明所制备的葡萄糖电化学生物传感器对葡萄糖的检测具有较高的可靠性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王旭升,薛丽君,周晓华,三浦则雄,山添升;气敏材料An-WO_3催化特性的物理解释[J];功能材料;2001年03期
2 琚伟伟;巩晓阳;刘香茹;王辉;;Au原子在H-Si(001)表面扩散的研究[J];科技信息(科学教研);2007年29期
3 刘宁;林云生;左燕生;韩立;;液体中微悬臂传感器共振检测技术的研究[J];微细加工技术;2007年04期
4 洪琴;傅刚;彭振康;吴树荣;陈环;;掺杂Au改善SnO_2甲苯气敏元件性能的研究[J];传感器与微系统;2009年02期
5 梁喜双;钟铁钢;刘凤敏;卢革宇;全宝富;;NASICON基NO_2气体传感器[J];仪表技术与传感器;2009年S1期
6 单旭东;王朋伟;尤力平;俞大鹏;叶恒强;;Au/SnO_2异质同轴纳米电缆[J];电子显微学报;2009年05期
7 董茂进;陈朝阳;范艳伟;丛秀云;王军华;陶明德;;Au和Ni掺杂n型硅材料的制备及其热敏特性[J];功能材料;2009年01期
8 ;王中林小组高分子纳米线阵列制备取得新突破[J];光机电信息;2009年10期
9 朱洪涛;王威;;基于机器视觉的葡萄糖药液质量检测系统设计[J];微计算机信息;2007年34期
10 黄福祥;栗大超;伍鹏;张晶鑫;宋冰;徐可欣;;表面等离子共振检测葡萄糖浓度的数据处理方法[J];天津大学学报;2011年01期
11 甄鹏;郭子政;苏琳峰;杨惠纯;;铁磁纳米线阵列的Monte Carlo计算[J];信息记录材料;2011年02期
12 于秀娟,周定;一种新型电极式葡萄糖传感器的研究[J];哈尔滨工业大学学报;1999年02期
13 王立晟,章晓中;PVD法在ZnO(001)薄膜上制备ZnO纳米线阵列[J];电子显微学报;2005年04期
14 常鹏;刘肃;陈溶波;唐莹;韩根亮;;ZnO纳米线的低温生长及其发光特性(英文)[J];半导体学报;2007年10期
15 王为,张伟玲,王惠,陶松,张建中;液相电沉积技术制备n-型铋碲纳米线阵列温差电材料[J];无机材料学报;2004年01期
16 张琦锋;戎懿;陈贤祥;张耿民;张兆祥;薛增泉;陈长琦;吴锦雷;;ZnO纳米线的气相沉积制备及场发射特性[J];半导体学报;2006年07期
17 吴晓薇;郭子政;;不规则铁磁纳米线阵列的平均截止温度:静磁相互作用的影响[J];信息记录材料;2010年01期
18 岳会会;贾锐;陈晨;李昊峰;刘新宇;叶甜春;钟圣荣;;纳米线在新型太阳电池中的应用研究[J];微纳电子技术;2010年07期
19 王为,贾法龙,黄庆华,张伟玲,郭鹤桐,申玉田;电化学组装一维纳米线阵列p型Bi_2Te_3温差电材料[J];无机材料学报;2004年03期
20 于灵敏;祁立军;范新会;严文;朱长纯;;外加电场制备CdS纳米线阵列、纳米带和纳米管[J];机械工程材料;2006年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄志新;袁万明;徐晓彤;;五台山东腰庄金矿Au元素的富集模式及约束因素[A];中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会论文集[C];2011年
2 肖代雯;解春宝;杨永长;姜伟;刘华;黄文芳;;利用Au蛋白芯片技术快速鉴定铜绿假单胞菌的研究[A];中华医学会第九次全国检验医学学术会议暨中国医院协会临床检验管理专业委员会第六届全国临床检验实验室管理学术会议论文汇编[C];2011年
3 朱满洲;刘钊;;Au_(25)纳米团簇的单电子转移反应[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
4 姜婷婷;王威;李振宇;王兆杰;王策;;聚吡咯/二氧化钛/Au纳米纤维在室温下检测低浓度氨气[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
5 朱成明;金志升;蔡恩照;卢龙芳;;高压下硅酸盐熔体对Au、Pt等物质的溶解及其意义[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年
6 张盈;曲荣君;孙昌梅;纪春暖;;硅胶负载二乙烯三胺低代数树形分子吸附剂的制备及对Au(Ⅲ)的吸附研究[A];中国化学会第15届反应性高分子学术讨论会论文摘要预印集[C];2010年
7 韩晓锋;王丽;陈伟;田宇纮;邬旭然;;全反射X荧光分析法测定高冰镍中的Pt和Au[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
8 张旗;秦克章;王元龙;张福勤;刘红涛;王焰;;加强埃达克岩研究,开创中国Cu、Au等找矿工作的新局面[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○四学术论文汇编·第二卷(青藏高原·岩石圈)[C];2004年
9 常华进;储雪蕾;王金荣;冯连君;黄晶;;北祁连山东段埃达克岩带Cu、Au成矿初探[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
10 任斌;高敏侠;;均匀的强表面增强拉曼光谱活性的基底的制备和应用[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 崔接武;基于有序Au纳米线阵列的葡萄糖电化学生物传感器的制备及性能研究[D];合肥工业大学;2013年
2 方吉祥;溶液中Au、Ag纳米结构及其晶体生长机制研究[D];西安交通大学;2007年
3 张晓蓉;基于生物调控的Au纳米颗粒合成及其细胞生物学效应研究[D];湖南大学;2012年
4 陈亚杰;Ag(Au)纳米粒子在分级结构氧化物半导体上的沉积及表面增强拉曼光谱研究[D];黑龙江大学;2012年
5 谢冠群;铈基氧化物负载Au与Pt催化巴豆醛选择性加氢研究[D];浙江工业大学;2009年
6 王冠;1.异噁唑啉并苯并氧杂卓类化合物的合成研究 2.均相Au(Ⅰ)催化在有机合成中的应用研究[D];复旦大学;2011年
7 任勇;磁性纳米线阵列制备及其各向异性调控研究[D];兰州大学;2010年
8 陶洪;硒、碲及其化合物纳米线的液相化学合成和电子器件性能的研究[D];华南理工大学;2010年
9 李公义;碳化硅和氮化硅超长纳米线的制备与性能研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 秦冬冬;金属氧化物纳米线和纳米片的制备及光电化学研究[D];兰州大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程旭;Au催化固—液—固生长Si纳米线的蓝光发射特性[D];河北大学;2011年
2 张鹏杰;Au纳米线阵列修饰电极的制备与水中痕量铅离子的检测[D];合肥工业大学;2013年
3 徐康;基于一维Au纳米线阵列的葡萄糖生物传感器研究[D];合肥工业大学;2013年
4 李英华;氧化锌纳米线阵列及其表面浸润性对蛋白质吸附的影响[D];东北师范大学;2010年
5 龚志红;超细磁性纳米线阵列的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 杜娟;多孔阳极氧化铝模板法制备纳米线阵列[D];暨南大学;2011年
7 秦刚;氧化铝模板的制备工艺及电沉积磁性纳米线的研究[D];中南大学;2010年
8 程竟然;多孔纳米铝阳极氧化过程的研究及其在氧化锡纳米线制备中的应用[D];北京航空航天大学;2010年
9 刘小丽;纳米线的制备、电学特性测试及应用[D];中北大学;2010年
10 刘晗;低维纳米材料合成、应用与理论研究[D];复旦大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 王一民;《汉语拼音方案》中的ao为什么不写成au?[N];语言文字周报;2010年
2 记者 汪睛波;AU(T+D)夜袭涨停 “银行技术故障说”纷争[N];第一财经日报;2010年
3 本报通讯员 陈翯 崔洁 刘健 朱颜;Au(T+D)以小搏大 民生银行贵金属现货延期交易六城市启幕[N];华夏时报;2009年
4 特约记者 蔡维希 记者 蔡忠仁;何梁何利基金科技奖揭晓[N];中国化工报;2010年
5 陆志城;2002年美国批准上市的新分子实体药物[N];医药经济报;2003年
6 国讯;国家局发布今年第一期药械质量公告[N];中国医药报;2010年
7 王丹;SFDA界定肠道水疗机等产品的监管类别[N];医药经济报;2004年
8 驻京记者 王丹;SFDA加强药品医械抽验[N];医药经济报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978