氧化酶基于硫化锌与其复合纳米材料生物电化学传感器

摘要：生物传感器是在化学传感器的基础上进展起来的，也是电化学浅析和生物技术探讨最为活跃的领域之一。生物传感器具有灵敏度高、准确度高、选择性好、检测限低、低廉、稳定性好、能在复杂的系统中进行快速在线连续监测等特点，能广泛运用于基础探讨、生物、化学和诊断、化学浅析、环境监控与保护等领域。电极和固定的酶之间直接电子转移的电化学生物传感器被广泛的探讨。由于酶的活性位点深深地嵌入了绝缘性不导电的蛋白壳里面以而增加了活性位点和电极表面的距离，由此酶的直接电子转移(DET)在裸电极上很难实现。利用纳米材料如金属、碳纳米管、量子点等修饰到电极的表面，可以有效的固定生物分子，并推动其氧化还原中心与电极之间的直接电子转移，大幅提升固定化酶的催化活性，增加电极的电流响应灵敏度，改善生物传感器的抗干扰性能，提升信噪比。本论文主要包括以下两个部分的工作:第一部分：采取电化学沉积法在氧化铟锡（ITO）透明导电玻璃上沉积硫化锌纳米颗粒，然后用扫描电镜(SEM)、电化学阻抗(EIS)和循环伏安(CV)表征合成的ZnS纳米颗粒，利用溶胶-凝胶的策略将葡萄糖氧化酶(GOD)固定到修饰电极的表面，比较了GOD-SG/ZnS/ITO和GOD-SG/CdS/ITO两种修饰电极的电化学行为和对葡萄糖的催化性能。结果表明基于ZnS的酶修饰电极具有较高的灵敏度，对葡萄糖响应的线性范围为0.2-5.5mM，米氏常数Km为3.8。ZnS可以有用来替代高毒性的CdE，是一种较好的制备生物传感器的纳米材料。第二部分：我们利用电化学沉积的策略制备了Au-ZnS核壳结构。金纳米颗粒(AuNPs)首先沉积到ITO玻璃的表面，然后ZnS（壳）再通过电沉积的策略修饰到AuNPs(核)。利用溶胶凝胶的技术把葡萄糖氧化酶(GOD)固定到修饰ZnS/AuNPs/ITO电极表面。用扫描电镜(SEM),电化学阻抗(EIS)和循环伏安(CV)表征ZnS/AuNPs复合纳米颗粒。结果表明，ZnS-AuNPs有着协同效应使得固定在ZnS/AuNPs修饰电极上的GOD的氧化还原峰电流比单独的基于AuNPs和ZnS纳米粒子的都要大，GOD-SG/ZnS/AuNPs酶电极的线性范围0.1-8.0mM，米氏常数Km为2.1。更重要的是AuNPs-ZnS有着的协同效应可以运用于其它生物传感器。关键词：ZnS纳米颗粒论文ZnS/Au复合结构论文葡萄糖氧化酶论文直接电子转移论文酶传感器论文

中文摘要4-6

Abstract6-10

第一章 绪论10-31

1.1 生物传感器10-14

1.1.1 生物传感器的进展和特点10-11

1.1.2 生物传感器的运用11-12

1.1.3 酶生物传感器12-14

1.2. 量子点14-19

1.2.1 量子点的合成策略15-16

1.2.2 量子点的运用16-19

1.3. 核壳复合纳米粒子19-24

1.3.1 复合纳米粒子的合成策略19-21

1.3.2 复合纳米粒子的运用21-24

1.4 本论文选题的背景24-25

1.5 本论文的主要探讨内容25-26

3.1 ZnS/AuNPs/ITO 修饰电极的表征53-58

3.3.2 GOD-SG/ZnS/AuNPs/ITO 的电化学行为58-63

3.3.3 制备条件对 GOD-SG/ZnS/ITO 电极的电化学性质的影响63-65

3.3.4 GOD-SG/ZnS/AuNPsITO 葡萄糖氧化酶的电催化活性65-68

3.3.5 结论68-69