简析纳米纳米材料/聚（3，4-乙撑二氧噻吩）复合物抗坏血酸生物传感器构建及性能

论文导读：1。灵敏度为28.5mAM-1cm-2。与先前的工作相比,响应时间、灵敏度和检出限等重要量能指标均显著改善提升,操作稳定性和保存稳定性也显著提升。这可能归功于特殊的三明治型构建策略。当然SWCNT-PEDOT纳米复合物膜及nafion膜在改善生物传感器性能方面也起着非常重要的作用。综上所述SWCNT-PEDOT/AO/nafion是一个良好的生物传感器
摘要：生物传感器是指利用生物化学和电化学反应原理,用固定化的生物材料(酶、抗原、抗体、激素、DNA、RNA)或生物体本身(细胞、细胞器、组织)作为敏感元件,将生化反应信号转化为电信号,通过对电信号进行放大和模数转换,测量出被检测物质及其浓度的装置。生物传感器能够实现连续、快速、现场、在线活体检测与浅析,并且还具有便携性、可行性、特异性、简便性、灵敏性、高效性、低成本等优点已广泛运用于环境监测与制约、生物制药与临床医学、食品安全与生物发酵等相关领域。如何改善其性能是探讨工作者近年来的努力方向,基于此,本论文主要探讨了不同纳米材料在基于聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)-抗坏血酸氧化酶(AO)生物传感器中的构建及运用,制备出了性能更加优良的抗坏血酸(AA)生物传感器。主要探讨内容包括三部分：基于多壁碳纳米管(MWCNTs)-PEDOT-AO的AA生物传感器；基于单壁纳米管(SWCNT)-PEDOT/AO/聚四氟乙烯(nafion)的AA生物传感器；基于金纳米颗粒(AuNPs)-PEDOT-AO的AA生物传感器。具体内容如下：(1)利用电化学聚合策略制备出MWCNTs-PEDOT纳米复合物膜,并深入探讨了MWCNTs对复合物膜的电化学性质和形态结构的影响。我们发现MWCNTs的引入可以显著提升PEDOT的电化学活性和机械稳定性,并使膜的形态结构发生巨大变化,由光滑、致密、规则的结构转变为不规则的三维网状结构。随后我们将AO通过一步电化学包埋法固定在MWCNTs-PEDOT纳米复合物膜中构建出MWCNTs-PEDOT-AO生物传感器,并首次对AA成功进行了检测。该生物传感器在0.05mmol L-1～20mmol L-1AA底物范围内展现出了较好的线性联系(相联系数R为0.99；信噪比约为3),响应时间约为20s,检出限为15μmol L-1,灵敏度为23.95mAM-1cm-2。与先前的PEDOT-AO生物传感器相比,MWCNTs显著改善了生物传感器的性能。然而,响应时间和灵敏度等性能指标仍需改善。(2)采取了一种简单有效的策略制备出三明治型SWCNT-PEDOT/AO/nafion生物传感器。首先将SWCNT-PEDOT修饰在铂盘电极表面,然后将AO滴加SWCNT-PEDOT纳米复合物膜上。最外面一层为防止酶分子脱落的nafion溶液。随后我们成功对AA进行了检测。我们发现这种生物传感器的性能要显著优于PEDOT-AO和MWCNTs-PEDOT-AO生物传感器。SWCNT-PEDOT/AO/nafion生物传感器在1μmolL-1～18mmol L-1AA范围内展现出了非常好的线性联系(相联系数R为0.9974；信噪比约为3),响应时间低于10s,检出限为0.7μmol L-1。灵敏度为28.5mA M-1cm-2。与先前的工作相比,响应时间、灵敏度和检出限等重要量能指标均显著改善提升,操作稳定性和保存稳定性也显著提升。这可能归功于特殊的三明治型构建策略。当然SWCNT-PEDOT纳米复合物膜及nafion膜在改善生物传感器性能方面也起着非常重要的作用。综上所述SWCNT-PEDOT/AO/nafion是一个良好的生物传感器构建平台。(3)我们用氯金酸还原法成功制备出直径约10nm的AuNPs.随后我们用电化学聚合策略将AuNPs掺杂到PEDOT膜中制备出AuNPs-PEDOT纳米复合物膜并进行了表征。实验发现AuNPs可以显著推动电子在PEDOT膜中的传递,这对提升生物传感器的性能是非常重要的。通过对不同AA浓度的样品检测,我们发现AuNPs-PEDOT-AO生物传感器有着不错的检测性能。它在1μmol L-1～1.5mmol L-1范围内展现出了非常好的线性联系(相联系数R为0.9979；信噪比约为3),响应时间低于15s,检出限为1μmol L-1,灵敏度为48.85mA M-1cm-2。同时也有着非常理想的保存稳定性和抗干扰能力。通过浅析比较,我们发现AuNPs-PEDOT-AO生物传感器的检测灵敏度显著高于先前的其它生物传感器。这可能是由于AuNPs较高的比表面积和强吸附性的缘故。此外,在这一部分内容中我们还详细讨论了生物传感器的检测机制。这为生物传感器在下一步的实际运用中奠定了基础。关论文导读：在生物传感器中的运用24-251.6论文提出的作用25-27第二章实验部分27-302.1主要试剂272.2仪器272.3实验条件272.4纳米材料的准备27-282.5酶电极的制备28-292.6安培检测29-30第三章MWCNTS-PEDOT-AO生物传感器构建及用于AA检测30-433.1MWCNTs-PEDOT纳米复合物的电化学聚合30-333.2MWCNTs-PEDOT纳米复合物的电化学探讨
键词：生物传感器论文抗坏血酸氧化酶论文抗坏血酸论文纳米材料论文多壁碳纳米管论文纳米复合物膜论文单壁碳纳米管论文金纳米颗粒论文电化学聚合论文
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Abstract8-10
缩略词（Abbreviation)10-11
第一章 前言11-27

1.1 生物传感器11-14

1.1 生物传感器的定义及原理11-12

1.2 生物传感器的分类12

1.3 生物传感器的特点12-13

1.4 生物传感器的运用13-14

1.4.1 生物医学领域13

1.4.2 环境监测领域13

1.4.3 食品工业领域13-14

1.4.4 医药领域14

1.4.5 军事领域14

1.2 酶生物传感器14-19

1.2.1 酶生物传感器的定义及特点14-15

1.2.2 酶生物传感器的分类15-16

1.2.3 酶的固定化16-19

1.2.3.1 吸附法17

1.2.3.2 共价结合法17-18

1.2.3.3 交联法18

1.2.3.4 包埋法18-19

1.3 导电聚合物—PEDOT19-20

1.3.1 概念19

1.3.2 PEDOT的电化学聚合19-20

1.4 纳米材料20-22

1.4.1 纳米材料概述及分类20-21

1.4.2 纳米材料特性21-22

1.4.2.1 表面效应21

1.4.2.2 小尺寸效应21-22

1.4.2.3 量子尺寸效应22

1.4.2.4 介电限域效应22

1.4.2.5 宏观量子隧道效应22

1.5 纳米材料在生物传感器中的运用22-25

1.5.1 碳纳米管在生物传感器中的运用23-24

1.5.2 金纳米颗粒在生物传感器中的运用24

1.5.3 其它纳米材料在生物传感器中的运用24-25

1.6 论文提出的作用25-27

第二章 实验部分27-30

2.1 主要试剂27

2.2 仪器27

2.3 实验条件27

2.4 纳米材料的准备27-28

2.5 酶电极的制备28-29

2.6 安培检测29-30

第三章 MWCNTS-PEDOT-AO生物传感器构建及用于AA检测30-43

3.1 MWCNTs-PEDOT纳米复合物的电化学聚合30-33

3.2 MWCNTs-PEDOT纳米复合物的电化学探讨33-34

3.3 MWCNTs-PEDOT纳米复合物膜的EIS探讨34-36

3.4 MWCNTs-PEDOT纳米复合物膜的SEM36-37

3.5 MWCNTs-PEDOT-AO生物传感器的参数优化37-39

3.5.1 膜厚度的优化37

3.5.2 pH值的优化37-38

3.5.3 温度的优化38-39

3.5.4 检测电位的优化39

3.6 MWCNTs-PEDOT-AO生物传感器的安培检测39-40

3.7 MWCNTs-PEDOT-AO生物传感器的稳定性探讨40-42

3.7.1 操作稳定性40-41

3.7.2 保存稳定性41-42

3.8 MWCNTs-PEDOT-AO生物传感器的特异性探讨42

3.9 小结42-43

第四章 SWCNT-PEDOT/AO/nafion三明治型生物传感器用于AA检测43-52

4.1 SWCNT-PEDOT纳米复合物膜的表面形态学探讨43-44

4.2 SWCNT-PEDOT/AO/nafion酶电极的EIS探讨44-45

4.3 SWCNT-PEDOT/AO/nafion生物传感器的参数优化45-47

4.

3.1 检测电位的优化45-46

4.

3.2 检测温度的优化46-47

4.4 SWCNT-PEDOT/AO/nafion生物传感器的安培检测47-49

4.5 SWCNT-PEDOT/AO/nafion生物传感器的稳定性探讨49-50

4.5.1 操作稳定性49

4.5.2 保存稳定性49-50

4.6 SWCNT-PEDOT/AO/nafion生物传感器的特异性探讨50

4.7 小结50-52

第五章 AuNPs-PEDOT-AO生物传感器用于AA检测52-59

5.1 AuNPs表征53

5.2 AuNPs-PEDOT-AO生物传感器的EIS探讨53-54

5.3 AuNPs-PEDOT-AO生物传感器的参数优化54-55

5.

3.1 温度的优化54-55

5.3.2 检论文导读：PEDOT-AO生物传感器的样品检测55-565.5AuNPs-PEDOT-AO生物传感器的稳定性探讨56-575.5.1操作稳定性56-575.5.2保存稳定性575.6不同纳米材料-PEDOT复合物的AA生物传感器的性能比较57-585.7小结58-59第六章结论59-60参考文献60-67攻读硕士学位期间的科研成绩67-69致谢69上一页123
测电位的优化55

5.4 AuNPs-PEDOT-AO生物传感器的样品检测55-56

5.5 AuNPs-PEDOT-AO生物传感器的稳定性探讨56-57

5.1 操作稳定性56-57

5.2 保存稳定性57

5.6 不同纳米材料-PEDOT复合物的AA生物传感器的性能比较57-58

5.7 小结58-59

第六章 结论59-60
参考文献60-67
攻读硕士学位期间的科研成绩67-69
致谢69