功能化的石墨烯在生物传感器中的应用研究

发布时间：2017-11-01 02:22

  本文关键词：功能化的石墨烯在生物传感器中的应用研究

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【摘要】：对于核酸、蛋白质、生物小分子以及重金属离子等的检测,在一些疾病的诊断中越来越起着重要的作用,尤其简单灵敏的荧光检测技术。自2004年石墨烯概念化以来,人们对石墨烯的制备、性能及应用进行了大量的实践探索研究,并在石墨烯的制备方面取得突破性的成果,实现了大批量、高质量石墨烯的制备：揭示了石墨烯的结构和性能,如特殊的分子杂化结构、大的比表面积、可调的带隙、优异的光学、力学、电学、热学等性能,实现了对石墨烯在电子、生物和医药等众多学科及交叉学科领域的初步应用。在生物传感领域,氧化石墨烯π-π共轭结构、大的比表面积、含氧功能团及良好的生物相容性等为生物分子的检测提供了一个固载平台。本论文我们主要围绕功能化的石墨烯在DNA生物荧光传感器中的应用开展了如下几个方面的工作：一、石墨烯材料的制备。在本课题中我们利用氧化还原法制备出石墨烯材料使其作为基底与我们的有机荧光小分子产生能量共振转移作用,使荧光分子在未遇到特异性的DNA之前,荧光处于猝灭状态。二、荧光分子的合成及嫁接。我们选用课题组已经合成的可特异性检测stDNA的荧光分子一—T03-Ⅰ作为荧光团,把其嫁接到氧化石墨烯上。由于我们荧光团可修饰部位是一个碘烷的形式,所以我们设计了不太常规的嫁接方法,使得我们的荧光分子,通过共价键的形式与石墨烯结合。在这里我们尝试了三种氧化石墨烯与T03-Ⅰ不同比例嫁接产生的荧光效果。三、石墨烯荧光材料的DNA检测及分析。我们主要通过嫁接后的响应时间动力学、浓度滴定、选择性、检测限、材料粒径、Zeta电位和FESEM等,对我们的荧光分子材料进行了分析。
【关键词】：石墨烯 DNA 能量共振转移 TO3-I 生物传感器 嫁接
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;O657.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-29
• 1.1 前言10-11
• 1.2 石墨烯的制备11-14
• 1.2.1 微机械剥离法11
• 1.2.2 外延生长法11-12
• 1.2.3 化学气相沉淀CVD法12-13
• 1.2.4 固态碳源金属催化法13
• 1.2.5 氧化石墨还原法13
• 1.2.6 电化学还原法13-14
• 1.3 氧化石墨烯的制备14-15
• 1.3.1 Staudenmaier方法14
• 1.3.2 Brodie方法14-15
• 1.3.3 Hummers方法15
• 1.4 石墨烯的性质15-19
• 1.4.1 石墨烯的sp~2杂化性质15-16
• 1.4.2 石墨烯的电化学性质16-17
• 1.4.3 石墨烯的二维晶体17-18
• 1.4.4 石墨烯的能量转移性质18-19
• 1.4.5 石墨烯的可修饰性19
• 1.5 石墨烯与DNA相互作用19-21
• 1.6 石墨烯荧光传感器的应用21-27
• 1.6.1 DNA的检测22-24
• 1.6.2 蛋白质的检测24-25
• 1.6.3 其他生物小分子的检测25-26
• 1.6.4 重金属离子的检测26-27
• 1.7 存在问题及研究目标27-28
• 1.8 设计思路28-29
• 第二章 石墨烯荧光探针的制备29-39
• 2.1 试剂材料及仪器29
• 2.2 荧光分子TO3-I的合成过程29-31
• 2.2.1 4-二甲基喹啉碘盐的合成29-30
• 2.2.2 化合物(Z/E)-1-甲基-4-(2-(苯基氨基)乙烯基)喹啉碘盐的合成30
• 2.2.3 BSN-I的合成30
• 2.2.4 TO3-I的合成过程30-31
• 2.3 氧化石墨烯材料的制备31-33
• 2.3.1 氧化石墨烯(GO)的制备31
• 2.3.2 石墨烯的二次氧化(sGO)的制备31-32
• 2.3.3 氧化石墨烯的氨基化反应32-33
• 2.3.4 二次氧化石墨烯(sGO)的氨基化33
• 2.3.5 氧化石墨烯的叔胺化33
• 2.4 TO3-I的嫁接反应33-39
• 2.4.1 TO3-I:GON12=1:133-34
• 2.4.2 TO3-I:GON12=3:134
• 2.4.3 TO3-I:GON12=5:134
• 2.4.4 TO3-I:GON12=10:134-39
• 第三章 石墨烯荧光探针的DNA检测39-51
• 3.1 测试及表征技术手段39
• 3.2 stDNA溶液的配置39-40
• 3.3 GO6-TO3,G012-TO3和sGO12-TO3溶液的配置40-41
• 3.4 嫁接前TO3-I的荧光光谱及其与氧化石墨烯的π-π相互作用41-42
• 3.5 GO12-TO3时间动力学42-43
• 3.6 T03-I与氧化石墨烯不同嫁接比例的荧光光谱43-44
• 3.7 G06-TO3,G012-TO3与sGO12-TO3的浓度滴定荧光光谱44-46
• 3.8 GO12-TO3与sGO12-TO3的检测限的测定46-47
• 3.9 GO12-TO3对stDNA的选择性检测47-48
• 3.10 氧化石墨烯材料的Zeta电位及粒径变化48-49
• 3.11 氧化石墨烯材料的FESEM49-51
• 第四章 总结与展望51-53
• 4.1 主要结论51
• 4.2 展望51-53
• 参考文献53-58
• 致谢58

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本文编号：1124837