改性丝网印刷电极的制备及细胞活性和重金属检测研究

发布时间：2020-11-04 11:28

　　 基于丝网印刷技术制备丝网印刷碳浆电极具有速度快、可批量生产且制作成本较低等特点,在电化学传感领域有广泛的应用前景。然而,采用传统石墨粉碳浆制备的丝网印刷电极难以满足高灵敏电化学传感检测的要求,有必要对丝网印刷碳浆电极进行修饰改性,以提高电极的电化学性能。本论文利用纳米材料和导电聚合物制备了改性丝网印刷碳浆(CP)电极,将其用作有机电化学晶体管(OECTs)栅极和传统三电极体系的工作电极,开展了基于OECTs的纳米材料影响细胞活性研究和重金属离子(铅和镉)的溶出伏安法检测研究。主要工作如下:1.以石墨粉碳浆Electrodag 581ss为基础,在PET基底上制备了CP电极,将其用作OECTs源、漏极和栅极基底;利用聚3,4-乙基二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为半导体材料,制备了 OECTs器件。在CP栅极表面修饰MWCNTs并电沉积Pt NPs,获得了 Pt NPs/MWCNTs/CP改性丝网印刷电极。详细研究了 OECTs在细胞培养介质(RPMI 1640)中的响应特性。结果表明:修饰MWCNTs和PtNPs极大提高了 CP电极电化学性能(电子转移电阻约380 Ω);以此电极作为OECTs器件栅极在PBS和RPMI 1640中有灵敏的调控特性;且器件在RPMI1640中具有较好的测试稳定性。OECTs源漏电流-时间(IDS-t)测试表明RPMI 1640中电活性物质可导致IDS改变。但以RPMI1640为电解液时,此种干扰可作为背景电流扣除。2.将上述OECTs器件与Transwell结合,利用OECTs检测Transwell中HeLa细胞受fMLP多肽诱导所产生的H202,以实现基于OECTs的细胞活性检测;对细胞培养时间和接种数目等进行了优化。利用此方法评价了 AuNPs和石墨烯对HeLa细胞活性的影响;并与WST-8检测结果进行了比较。结果表明:以PtNPs/MWCNTs/CP电极作为OECTs栅极对H202响应灵敏;在优化的条件下,HeLa细胞与一定浓度Au NPs或石墨烯共培养后,OECTs源漏电流绝对值降低,说明HeLa细胞活性减小。这与WST-8实验结果趋势一致,说明OECTs与Transwell结合可用于评价纳米材料对细胞活性的影响。3.利用MWCNTs和PEDOT:PSS对碳浆进行改性,制备了改性碳浆丝网印刷电极,对MWCNTs掺杂量进行了优化。采用循环伏安法(CV)对此改性电极的电化学性能进行了表征。将MWCNTs-PEDOT:PSS/CP电极用于铅和镉重金属离子的溶出伏安检测,对检测条件如pH值和差分脉冲伏安参数等进行了优化。结果表明:在优化的实验条件下,此改性电极的氧化/还原峰电位差约为160 mV(以铁氰化钾/亚铁氰化钾为探针);且CV测试稳定性好。铅离子的检测线性范围为0.1μgL-1～80μgL-1(R2 = 0.9991),检测下限为0.043μg L-1,灵敏度为0.06917μA μg-1 L;镉离子的检测线性范围为2μtg L-1～50μgL-1(R2 = 0.9902),检测下限为0.44μgL-1,灵敏度为 0.04061 μAμg-1 L。
【学位单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.1
【部分图文】：

４Ｊ．５?ＰＪＥＤＯＴ：ＰＳＳ和ＭＷＣＮＴｓ共改性ＣＰ工作电极对铅和镉离子的检??测??图４－６为铅和镉的差分脉冲阳极溶出伏安图。如图所示，在沉积电位为－１．１??Ｖ，振幅为０．０５?ｓ，脉冲宽度为０．０５?ｓ，脉冲时间为０．２?ｓ，沉积时间为５００?ｓ，醋??４３??
【参考文献】

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本文编号：2870034