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基于硼掺杂金刚石和新型纳米复合材料的电化学生物传感器研究

吴婧  
【摘要】:1.硼掺杂金刚石(BDD)电极具有较低的背景电流、无需作任何处理情况下对一些氧化还原分析物有好的活性、高电化学稳定性、宽的电位窗口、长时间的响应稳定性等优点。目前对BDD电极的研究尚处于初级阶段,仅报道了各种具有电活性的化合物在裸BDD电极的电化学特性,有关应用BDD电极开发生物传感器的文献尚少,有待进一步开发、研究。 利用BDD电极表面缺电子结构(sp~3杂化碳和掺杂的硼)和易于氧化引入-OH的特点,在氧化或未氧化的BDD电极表面修饰化学/生物物质制成生物传感器,研究生物分子在电极表面的电化学性质,并实现对各种物质的准确、快速、灵敏、简便测定。具体内容包括: (1)首次研制了Ru(bpy)_3~(3+)沉积硼掺杂金刚石电极(第2章)。采用电解法将BDD电极在1 M H_2SO_4中氧化,在电极表面引入-OH,再将电极置于Ru(bpy)_3~(3+)溶液中,通过循环伏安法将Ru(bpy)_3~(3+)沉积到电极表面,制成Ru(bpy)_3~(3+)沉积BDD电极。发现此电极对VB_6的氧化还原有很好的催化作用,而在选定的电压范围内VB_1、VB_2在电极表面不发生电化学反应。从而实现了大量VB_1、VB_2存在下对VB_6的定量测定,线性范围为2.8×10-7~3.7×10-4 mol/L,检测下限为6.3×10-8 mol/L。此电极用于测定VB6实际样品结果令人满意。 (2)第3章研究了茶叶中的儿茶素自氧化中间体在Ru(bpy)_3~(3+)沉积BDD电极上的电化学特性。儿茶素在碱性溶液中进行强自氧化生成自由基中间体,用电子自旋共振法(ESR)证明自由基中间体相当稳定。自由基中间体在Ru(bpy)_3~(3+)沉积BDD电极上的还原峰电位在–855.5 mV。通过研究pH值、自由基淬灭剂抗坏血酸、自氧化时间、Fe~(3+)和Cu2+对还原峰电流的影响,证明了–855.5 mV处还原过程确是儿茶素自氧化生成自由基中间体在电极表面的还原峰。据此现象测定儿茶素的线性范围为3.3×10-7 mol/L~1.6×10-4 mol/L,检测下限为1.2×10-7 mol/L。用于测定雅龙公司茶叶提取物中儿茶素的含量结果与HPLC法测定结果非常相近。 (3)研制了吡咯-DNA修饰BDD电极,在没经过任何分离操作的情况下,直接测定猪肝中的克伦特洛(CL)(第4章)。在BDD电极表面电聚合一层吡咯膜,利用吡咯膜与DNA电荷相反的特点,在吡咯膜表面自组装一层DNA膜,构建成吡咯-DNA修饰BDD电极。DNA膜使CL在电极表面富集,同时又作为CL氧化还原的电子传导中间体; 吡咯膜有淬灭CL氧化自由基中间体的作用,促使其生成二聚物,双层膜的催化作用使CL在吡咯-DNA修饰BDD电极上氧化还原反应在低电位进行,电流增加明显,实现对CL的定量测定。线性范围为3.4×10-6 mol/L~5×10-4 mol/L,检测下限为8.5×10-7 mol/L,用于测定猪肝中CL的回收率为102.7%,结果令人满意。


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