基于纳米多孔金属材料的比色和电化学传感分析检测研究

发布时间：2020-06-13 16:01

【摘要】：纳米多孔金属材料由于其独特的三维连续韧带-孔洞结构,被认为是未来最重要的新型材料之一。在众多的研究领域中,纳米多孔金属材料在氧还原、电催化方面已经取得了卓越的成果,所以越来越多的研究者开始探索其他的研究领域,自2007年阎锡蕴课题组首次发现磁性Fe_3O_4纳米粒子具有内在的过氧化物酶活性以来,贵金属、金属氧化物、碳基材料等被发现也具有模拟酶活性。与天然酶相比,模拟酶具有很强的耐受性、高催化活性以及易制备等优点。本文采用熔体快淬-去合金化相结合的方法制备纳米多孔氧化铈(NP-CeO_2)、纳米多孔铂铁(NP-PtFe)、纳米多孔铂钇(NP-PtY),一方面探究作为模拟酶时的催化活性及对小分子的检测,另一方面研究作为电极修饰材料在电化学传感器中的应用。主要内容如下:(1)采用熔体快淬-去合金化相结合的方法制备了具有大面积均匀针状结构的NP-CeO_2。以NP-CeO_2为模拟酶,通过酶抑制比色分析法间接检测有机磷农药(OPs)马拉硫磷(malathion)。X射线光电子能谱分析仪(XPS)测得的NP-CeO_2中Ce~(3+)/Ce~(4+)价态含量比例大于1,因此该体系呈现氧化模拟酶活性。以比色体系NP-CeO_2+TMB(3,3′,5,5′-四甲基联苯胺)作为检测平台,探究孵育体系中乙酰胆碱酯酶(AChE)和malathion浓度与吸光度(Absorbance)的关系,得出AChE浓度在0.1~12 mU m L~(-1)范围内,与吸光度呈现良好线性关系,检出限(LOD)为0.048 mU m L~(-1)(S/N=3),malathion浓度在0.1~8 nM和8~45 nM时,与各自浓度范围内的吸光度具有很好的线性关系,LOD为0.056 nM(18.5 ng L~(-1))。实验证明酶抑制比色分析法对AChE和malathion都具有很宽的线性范围和很低的检出限,是一种灵敏的检测方法。加标回收实验证明该方法可用于实际样品的分析检测,回收率在96.5%和101.3%之间,具有较高的精密度和准确度。(2)采用熔体快淬-去合金化法制备NP-PtFe,对亚硫酸盐浓度和吸光度的关系进行了研究。NP-PtFe在双底物(H_2O_2和TMB)催化体系中作为过氧化物酶,在相同条件下,测定NP-PtFe和辣根过氧化物酶(HRP)的米氏常数(K_m),得出NP-PtFe和HRP对H_2O_2和TMB都具有较好的亲和力。亚硫酸钠浓度在0.08?7μM浓度范围内具有很好的线性关系,LOD为24 nM。(3)将NP-PtY和石墨烯(GR)复合材料修饰玻碳电极(GCE),构建的NP-PtY/GR/GCE电化学传感器来测定多巴胺(DA),与裸电极、GR/GCE、NP-Pt/GCE相比,NP-PtY/GR/GCE具有更强的电催化活性。通过差分脉冲伏安法(DPV)测得多巴胺(DA)的线性范围为0.9到82μM(0.16 V vs.SCE),LOD为0.36μM,对酪胺,色胺,苯乙胺,尿酸(UA)和抗坏血酸(AA)具有良好的选择性。良好的电催化活性得益于复合材料的高孔隙率以及Pt和Y之间的协同作用。另外,Pt基金属材料对生物小分子具有很好的生物相容性。
【图文】：

原理图,免疫分析,氧化酶,纳米棒

1.1Au@Pt 纳米棒模拟氧化酶和过氧化物酶的性能及其在免疫分析中Fig. 1.1 Au@Pt nanorods as oxidase and peroxidase mimic and the applicatimmunoassay氧化物纳米材料氧化物通常带有磁性，一般被认为是生物和化学上的惰性材料。除了，其他的经过修饰的铁磁性材料也具有类似的模拟酶活性。例如 Fe2+、λO4等粒子都表现出过氧化物模拟酶活性。Zhang 等[13]制备了普鲁士蓝3（PBMNPs），实验结果发现 PB 的增加会导致 PBMNPs 模拟酶活性变经过普鲁士蓝修饰的 λ-Fe2O3体系中引入了大量的 Fe2+活性中心，使得加，，增强了对 TMB 的亲和力。Yan[14]等人制备出了超薄的 MnO2纳米酶来检测有机磷农药对氧磷。具体原理图如 1.2。得到对氧磷的线性到 0.1 μg mL-1，检出限为 1.0 ng mL-1。

反应机理,体系,催化反应机理,比色

基于纳米多孔金属材料的比色和电化学传感分图 1.2 MnO2催化反应机理.2 Schematic of colorimetric platform for AChE activity and its ，特别是Co3O4，Qin等[15]报道了Co3O4NPs的过氧化物模拟能来源于过氧化物酶与底物之间的电子转移，反应机理如图的线性检测范围为0.2～16 μM，检出限为0.053 μM。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TP212

【参考文献】