基于功能化碳基材料和单链DNA电化学传感的构建与应用研究

发布时间：2018-03-06 06:02

本文选题：铜离子　切入点：色氨酸异构体　出处：《广西师范学院》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：纳米材料的发展刺激着科学家对其进行研究,运用材料特殊的电学性质,通过电分析的方法进行研究。因此电化学分析技术受到众多科研工作者的关注与追求。本论文主要运用电化学方法基于功能化碳材料电化学传感的构建以及基于生物分子的电化学传感的构建,应用研制于对小分子等物质的检测。碳基材料由于其独特的电学、光学与结构性质引起越来越多科研工作者在电化学方面的关注。通过对碳材料的功能化改性,制备新型的碳纳米复合材料应用于电分析的研究。在此研究中,既保留了碳材料的基本性质,又可以通过功能化使其具有特殊的官能团或结构应用于电化学传感器的制备,使得该功能化的碳材料拥有广泛的应用前景。本论文前一部分即为应用复合碳材料对电极进行改性从而对小分子进行检测。论文的另一部分则是以脱氧核糖核苷酸(DNA)作为传感材料应用电分析方法对小分子进行检测。脱氧核糖核酸作为重要的遗传物质,在生命过程中扮演着极其重要的角色。以DNA作为电化学生物传感技术用于小分子的检测,由于其特异性高、灵敏度高、操作简便等优点受到众多科研工作者的喜爱,也成为新世纪重要发展技术的课题之一。本论文基于上述传感平台的构建对小分子的检测进行了以下的工作。1.通过物理吸附的方法制备氨基化还原氧化石墨烯与β-环糊精(Amino-reduced graphene oxide/β-cyclodextrin,NH2-rGO/β-CD)的复合材料修饰电极,运用循环伏安法(Cyclic voltammograms,CV)、交流阻抗(Electrochemical impedance spectroscopy,EIS)和接触角(Static contact angles,SCA)进行表征,利用方波溶出伏安法(Aquare wave anodic strippingVoltammetric,SWASV)研究铜离子在NH2-rGO/β-CD表面的电化学行为,并对实验参数进行优化。结果表明,NH2-rGO/β-CD复合材料对铜离子表现出良好的催化活性和高的选择性,采用SWASV对铜离子进行定量检测,检出限为2.8 nM(3×(标准偏差)σ/斜率(slope))。2.通过电化学沉积法将氮掺杂碳点和β-环糊精(N-doped carbon dots/β-cyclodextrin,N-CDs/β-CD)修饰于裸玻碳电极(Glassy carbon electrode,GCE),构建了区分手型色氨酸的传感器。运用扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)观察复合材料的形貌,并用傅氏转换红外线光谱(Fourier Transform infrared spectroscopy,FT-IR)、荧光寿命(Fluorescence lifetime,FL)和能谱(Xray photoelectron Spectroscopy,XPS)对N-CDs/β-CD进行光谱表征,另外运用CV和EIS对N-CDs/β-CD进行电化学表征,利用差分脉冲伏安法(Differential pulse voltammograms,DPV)研究不同构型色氨酸在N-CDs/β-CD电极上的电化学行为和不同构型的定量检测。由于β-CD与不同构型的色氨酸以氢键的结合能力不同,进而在表现不同的DPV电位值。结果表明,N-CDs/β-CD能够对不同构型的色氨酸进行区分和检测。3.通过以色氨酸(Tryptophan,Trp)作该体系的电化学信号,利用天冬氨酸(Aspartic acid,Asp)与色氨酸形成的氢键相互作用,改变色氨酸氧化峰电位值,实现对天冬氨酸的检测,同时Asp-Trp复合物可以实现对温度的检测。利用DPV方法对复合物进行了表征,同时,对该体系中的缓冲溶液和pH进行了优化。在最优条件下,实验了对天冬氨酸的检测,检出限为3×10-5 M。4.通过Au-S的共价键结合方式将单链DNA(single-stranded DNA,ssDNA)修饰与金电极(gold electrode,GE)的表面。利用CV和EIS对修饰电极进行表征,由于丙烯酰胺(acrylamide,AA)能与ssDNA中鸟嘌呤的N7位置结合进而改变ssDNA中鸟嘌呤的氧化信号,利用DPV法对实验条件进行优化,从而对AA进行定量检测。检出限为8.1 nM(3σ/slope)。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：广西师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.1;TP212.2

【参考文献】