N-（4-氨基丁基）-N-乙基异鲁米诺与辣根过氧化物酶双功能化氧化石墨烯的合成及其性质、应用研究

发布时间：2018-01-17 02:21

本文关键词：N-（4-氨基丁基）-N-乙基异鲁米诺与辣根过氧化物酶双功能化氧化石墨烯的合成及其性质、应用研究　出处：《中国科学技术大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：论文首先综述了化学发光、化学发光催化剂、化学发光功能化纳米材料,尤其发光功能化石墨烯材料的研究现状及其在生物分析中应用的最新进展。近年来,氧化石墨烯特殊的二维结构、巨大的比表面积和优良的光学、电学性能及易自组装的特性使其成为合成发光功能化新型复合材料的理想选择。目前,以鲁米诺、N-(4-氨基丁基)-N-乙基异鲁米诺(ABEI)和联吡啶钌等发光试剂功能化的石墨烯复合材料已经被成功合成,并且利用这些发光功能化材料作为信号探针或传感界面发展的新型分析方法已在多个分析领域展示了重要的应用前景。然而,目前已有的发光功能化石墨烯复合材料不仅合成工艺复杂、纯化步骤繁琐、费时,而且发光效率有限,发光条件苛刻(强碱),这对于要实现生命体系中超低含量目标物的快速、准确检测仍是一大挑战。为了得到发光效率更高、物理化学特性更好和更易于制备的发光功能化氧化石墨烯复合材料,本论文以ABEI作为模型分子,探索了化学发光试剂与辣根过氧化物酶(HRP)双功能化氧化石墨烯纳米材料的制备方法,成功合成了一种ABEI与HRP双功能化的新型氧化石墨烯复合材料(ABEI-GO@HRP),对其表面组成进行了表征,探索了该复合材料的组装机理,研究了其发光特性和发光机理。基于上述发光功能化氧化石墨烯复合材料,构建了一个免试剂的过氧化氢传感器,实现了中性和碱性条件下过氧化氢的超灵敏检测。首先,论文发展了一种制备ABEI-GO@HRP的绿色方法,利用GO、 ABEI和HRP三者之间的非共价键作用,成功合成了一种具有酶特异性的新型发光功能化氧化石墨烯复合材料。借助X射线光电子能谱、红外光谱、圆二色光谱和透射电镜等仪器分析手段对ABEI-GO@HRP的表面组成进行了研究,结果表明,发光试剂ABEI分子和HRP分子共同存在于GO的表面,且均具有良好的活性。利用原子力显微镜、紫外可见光谱和荧光滴定分析手段研究了ABEI-GO@HRP的表面厚度和ABEI与HRP之间的相互作用,探讨了ABEI分子和HRP分子在GO表面的组装机理,发现ABEI-GO@HRP具有HRP/ABEI/GO/ABEI/HRP的“三明治”结构。其次,在超微弱化学发光仪上,通过静态注射过氧化氢的的方法研究了ABEI-GO@HRP的化学发光性质和发光机理,发现该材料基于酶的催化活性及氧化石墨烯的协同催化效应,在pH7.0-13.0区间内展现了优异的化学发光特性,发光强度在碱性条件下比ABEI单功能化的石墨烯复合物至少高出2个数量级,中性条件下至少提高3个数量级。经研究发现,如此强的发光强度主要是由HRP和GO能刺激化学发光反应中O2·-、-CO4·2-、 HO·和π-C=C°等含氧自由基的生成以及GO作为反应界面能促进该氧化还原反应电子转移共同导致的。该纳米材料在生理pH范围仍然展示了优越的发光活性,在生物成像、细胞中活性氧的检测和癌症的诊断中具有巨大的应用潜力。最后,基于该材料具有卓越的化学发光特性和酶催化活性,利用该材料作为传感平台,我们发展了一个新型免试剂的过氧化氢传感器,并成功实现了对中性和碱性条件下过氧化氢的高选择和超灵敏检测,为中性条件和碱性条件下过氧化氢的测定提供了一个简单有效的方法。
[Abstract]:A new type of graphene oxide ( ABEI - GO @ HRP ) has been successfully synthesized . The surface composition of ABEI - GO @ HRP was studied by means of X - ray photoelectron spectroscopy , IR , circular dichroism and transmission electron microscopy . Second , the chemiluminescence properties and luminescence mechanism of ABEI - GO @ HRP were studied by means of static injection of hydrogen peroxide on the ultra - weak chemiluminescence instrument . It was found that the material was based on the catalytic activity of the enzyme and the synergistic catalytic effect of graphene oxide . Finally , based on the excellent chemiluminescence properties and catalytic activity of the material , using the material as the sensing platform , we developed a new reagent - free hydrogen peroxide sensor , and successfully realized the high selectivity and ultra - sensitive detection of hydrogen peroxide under neutral and alkaline conditions , and provided a simple and effective method for the determination of hydrogen peroxide under neutral conditions and alkaline conditions .

【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O613.71;TB33

【共引文献】