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酶和量子点复合纳米结构光电生物传感器的制备与应用

郑敏  
【摘要】:光电生物传感器是以光电效应为基础,将光信号转换为电信号的传感器。该传感器的优点是由于利用光产生的电流作为传感的信号,仅需一个光源和一个电流计,方法简单可靠,且可避免常用传感器带来的缺点。因此,在本论文中,我们制备不同结构的酶生物传感器,如葡萄糖生物传感器和乙酰胆碱酯酶光电生物传感器,分别利用光生电流与待测物浓度的关系对葡萄糖和有机磷农药残留进行了检测。 我们利用层层自组装方法在介孔TiO_2薄膜表面交替沉积CdSe@CdS量子点和PEI-[cobalt(o-phen)_3]~(2+/3+)制备了TiO_2/CdSe@CdS纳米复合物薄膜。由于电子媒介体[cobalt(o-phen)+3]~(2+/3+)的加入,该薄膜可以产生较高、稳定的光电流。 其次,我们以葡萄糖氧化酶(GOD)作为模型,利用TiO_2/CdSe@CdS/GOD纳米复合物薄膜实现了对葡萄糖的检测。当体系中加入葡萄糖时,葡萄糖会被葡萄糖氧化酶催化氧化,产生的电子可以直接传递给量子点或[cobalt(o-phen)3]~(2+/3+),导致产生的光电流会随着葡萄糖浓度的增加而增大。该传感器表现出很好的重现性和储藏稳定性。 最后,我们将乙酰胆碱酯酶(AChE)沉积在TiO_2/CdSe@CdS多层膜表面,构建TiO_2/CdSe@CdS/AChE结构纳米复合薄膜。在紫外可见光照下,CdSe@CdS纳米粒子受光激发产生空穴和电子,乙酰胆碱酯酶的水解产物-硫基胆碱作为电子给体能被空穴氧化,同时光激发产生的电子被传递至电极而产生光电流。当酶电极与对硫磷接触时,对硫磷会与乙酰胆碱酯酶结合从而抑制酶的活力,硫基胆碱减少,导致光电流降低。根据这个原理,我们得到了不同浓度对硫磷的光电流抑制率标准曲线,通过标准曲线可以对实际样品进行测试。


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