基于聚苯胺复合纳米材料的生物传感器研究
发布时间：2021-09-08 21:28
作为生物状态指标的肿瘤标志物的定量检测在疾病诊断中扮演着重要角色。通过抗体对抗原的特异性识别功能制备的免疫传感器来检测待测物质,不仅可以减少分析时间,而且具有很高的灵敏度和稳定性。聚苯胺（PANI）由于其独特的结构及电化学性能,为生物传感器和其他类型的传感器提供了出色的传感平台。本文基于PANI纳米复合材料构建了电化学传感器,以下是取得的研究成果:1.研制了一种用于灵敏检测甲胎蛋白（AFP）的“无标记”电化学免疫传感器。以高碳球@聚苯胺（HCS@PANI）为电化学传感平台,用于提高电极表面的电导率并且增加抗体（anti-AFP）的固定量。PANI与质子酸掺杂后,具有良好的电化学活性,可作为直接的电子介质进一步放大电化学信号。在最优条件下,抗原浓度在0.001-80 ng/mL的范围内呈现良好的线性关系,最低检测限为0.33 pg/mL,有望应用于人体血浆中AFP等肿瘤标志物的检测。2.纳米复合材料与单一纳米材料相比具有更好的性能,近几年被广泛应用于构建电化学免疫传感器中。二硫化钴（CoS2）所暴露出的活性边缘及大的比表面积能够实现对过氧化氢（H2
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物传感器工作原理图
绞剑ɑ乖?ピ??醌式（氧化单元）结构共存的模型，如图1-2所示，其左侧为还原单元，右侧为氧化单元。其中有三种类型的PANI结构：氧化态PANI（y=0）为完全氧化状态，苯胺绿（y=0.5）为中间氧化态和还原态PANI（y=1）为完全还原状态。由于PANI结构的独特性，可以通过碱或酸处理使其能在不同的氧化态之间相互转化。此外，PANI被认为是唯一能在空气中稳定的导电聚合物[36,37]。随着纳米技术的兴起，PANI的纳米结构也已经被制备出来，此结构的PANI拥有更高的电化学活性，良好的生物相容性及更大的更有效的比表面积[38,39]。图1-2PANI的结构式Fig.1-2StructureformulaofPANI1.2.2聚苯胺合成方法最常用的苯胺（C6H7N）聚合方法是基于在化学或电化学方法[40]。为了增强有机单体与无机氧化剂之间的接触表面，在非水环境和低温等离子体中进行聚合，存在许多类似聚合的变体。聚合方法是决定最终产物化学成分、氧化状态或平均分子量等性能的重要因素。电化学聚合通常在含C6H7N的酸性（HF，HCl，H2SO4）电解质溶液中进行，使用
51.2.3聚苯胺在电化学免疫传感器中的应用PANI及其纳米复合材料不仅具有高的导电性，易于掺杂，良好的环境稳定性，能够把溶液中氧化还原反应的电子直接传递到电极表面等优点。同时，还可通过化学氧化法或电化学的方法调控其形貌而改善PANI及其衍生物的电化学性能。此外，PANI可以作为固定多功能生物分子（如抗体）的理想基质，用于制备理想的生物系统[46]。生物分子不仅能够通过静电作用吸附在PANI及其衍生物表面，而且还能够通过共价键与其主链上的氨基和亚氨基相连接，从而实现免疫传感器的构建。PANI在电化学免疫传感器中的应用可以概括为以下几个方面：ShuoLiu等人[47]采用硬模板法，在三维（3D）大孔PANI掺杂聚4-苯乙烯磺酸钠（PSS）的基础上，研制了一种新型、灵敏的电化学AFP免疫传感器。通过三维PANI改善电极的比表面积是平面PANI的3.4倍。另外，在不添加其他氧化还原试剂的情况下，利用PANI固有的氧化还原信号产生生物传感器的电化学信号，证明了无标记测量的巨大潜力和实际应用价值。免疫传感器的制备工艺过程如图1-3所示。图1-3基于微孔PANI的AFP免疫传感器的制备工艺Fig.1-3FabricationprocessoftheAFPimmunosensorbasedonmicroporousPANI[47]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于聚苯胺及聚多巴胺构建的甲胎蛋白免疫传感器的研究[J]. 孙昭,冯涛涛,王海宁,齐誉,乔秀文,但建明,李洪玲. 石河子大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]纳米材料在生物传感器中的应用[J]. 姜利英,姚斐斐,任景英,张法全,贺振东,崔光照. 传感器与微系统. 2009(05)
[3]电化学免疫分析法研究进展[J]. 焦奎,张书圣,张敏,张立群. 分析化学. 1995(10)
[4]现代免疫分析技术研究进展[J]. 刘风华,刘锋,邓延倬,曾云鹗,卓仁禧. 分析科学学报. 1995(01)
[5]现代免疫血清学和免疫化学新技术[J]. 杜念兴,刘胜江. 南京农业大学学报. 1988(S1)
硕士论文
[1]基于聚苯胺和纳米金的电化学传感电极的研究[D]. 鲍奇文.天津理工大学 2019
[2]可修饰性碳基纳米材料电化学免疫传感器的研究[D]. 高克.石河子大学 2018
[3]纳米复合材料构建电化学生物传感器的研究[D]. 王海宁.石河子大学 2016
[4]二茂铁基纳米复合材料在电化学免疫分析中的应用研究[D]. 冯涛涛.石河子大学 2016
[5]基于聚苯胺衍生物的肿瘤标志物电化学检测[D]. 刘志敏.首都师范大学 2014
[6]基于聚苯胺及其纳米复合物为信号放大器件电化学免疫传感器研究[D]. 崔玉玲.福州大学 2013
本文编号：3391515
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物传感器工作原理图
绞剑ɑ乖?ピ??醌式（氧化单元）结构共存的模型，如图1-2所示，其左侧为还原单元，右侧为氧化单元。其中有三种类型的PANI结构：氧化态PANI（y=0）为完全氧化状态，苯胺绿（y=0.5）为中间氧化态和还原态PANI（y=1）为完全还原状态。由于PANI结构的独特性，可以通过碱或酸处理使其能在不同的氧化态之间相互转化。此外，PANI被认为是唯一能在空气中稳定的导电聚合物[36,37]。随着纳米技术的兴起，PANI的纳米结构也已经被制备出来，此结构的PANI拥有更高的电化学活性，良好的生物相容性及更大的更有效的比表面积[38,39]。图1-2PANI的结构式Fig.1-2StructureformulaofPANI1.2.2聚苯胺合成方法最常用的苯胺（C6H7N）聚合方法是基于在化学或电化学方法[40]。为了增强有机单体与无机氧化剂之间的接触表面，在非水环境和低温等离子体中进行聚合，存在许多类似聚合的变体。聚合方法是决定最终产物化学成分、氧化状态或平均分子量等性能的重要因素。电化学聚合通常在含C6H7N的酸性（HF，HCl，H2SO4）电解质溶液中进行，使用
51.2.3聚苯胺在电化学免疫传感器中的应用PANI及其纳米复合材料不仅具有高的导电性，易于掺杂，良好的环境稳定性，能够把溶液中氧化还原反应的电子直接传递到电极表面等优点。同时，还可通过化学氧化法或电化学的方法调控其形貌而改善PANI及其衍生物的电化学性能。此外，PANI可以作为固定多功能生物分子（如抗体）的理想基质，用于制备理想的生物系统[46]。生物分子不仅能够通过静电作用吸附在PANI及其衍生物表面，而且还能够通过共价键与其主链上的氨基和亚氨基相连接，从而实现免疫传感器的构建。PANI在电化学免疫传感器中的应用可以概括为以下几个方面：ShuoLiu等人[47]采用硬模板法，在三维（3D）大孔PANI掺杂聚4-苯乙烯磺酸钠（PSS）的基础上，研制了一种新型、灵敏的电化学AFP免疫传感器。通过三维PANI改善电极的比表面积是平面PANI的3.4倍。另外，在不添加其他氧化还原试剂的情况下，利用PANI固有的氧化还原信号产生生物传感器的电化学信号，证明了无标记测量的巨大潜力和实际应用价值。免疫传感器的制备工艺过程如图1-3所示。图1-3基于微孔PANI的AFP免疫传感器的制备工艺Fig.1-3FabricationprocessoftheAFPimmunosensorbasedonmicroporousPANI[47]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于聚苯胺及聚多巴胺构建的甲胎蛋白免疫传感器的研究[J]. 孙昭,冯涛涛,王海宁,齐誉,乔秀文,但建明,李洪玲. 石河子大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]纳米材料在生物传感器中的应用[J]. 姜利英,姚斐斐,任景英,张法全,贺振东,崔光照. 传感器与微系统. 2009(05)
[3]电化学免疫分析法研究进展[J]. 焦奎,张书圣,张敏,张立群. 分析化学. 1995(10)
[4]现代免疫分析技术研究进展[J]. 刘风华,刘锋,邓延倬,曾云鹗,卓仁禧. 分析科学学报. 1995(01)
[5]现代免疫血清学和免疫化学新技术[J]. 杜念兴,刘胜江. 南京农业大学学报. 1988(S1)
硕士论文
[1]基于聚苯胺和纳米金的电化学传感电极的研究[D]. 鲍奇文.天津理工大学 2019
[2]可修饰性碳基纳米材料电化学免疫传感器的研究[D]. 高克.石河子大学 2018
[3]纳米复合材料构建电化学生物传感器的研究[D]. 王海宁.石河子大学 2016
[4]二茂铁基纳米复合材料在电化学免疫分析中的应用研究[D]. 冯涛涛.石河子大学 2016
[5]基于聚苯胺衍生物的肿瘤标志物电化学检测[D]. 刘志敏.首都师范大学 2014
[6]基于聚苯胺及其纳米复合物为信号放大器件电化学免疫传感器研究[D]. 崔玉玲.福州大学 2013
本文编号：3391515
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