基于乳酸脱氢酶的GFET人体乳酸浓度传感器的研究
发布时间:2022-02-17 16:46
目前生物传感器检测乳酸的方法具有特异性高、灵敏度高、操作简便、快速简单等优点。因此基于无创的生物传感技术检测乳酸的方式在运动医学领域具有广阔的应用前景。通过检测人体分泌液中乳酸的含量来对运动员进行训练计划的调整并防止因乳酸含量过高而发生酸中毒。而目前乳酸生物传感器的电极类型有丝网印刷电极(SPE),玻碳电极,金电极,铂电极,ITO板基电极以及碳电极,然而大部分只能实现一次性检测且无法实现可逆监测,因此本文研究了一种基于乳酸脱氢酶修饰的石墨烯场效应管传感器对乳酸进行实时监测,并验证了该乳酸传感器具有可逆性以及重复使用性。此外,目前柔性可穿戴生物传感器已经成为了研究热点,但是仍缺乏柔性形变对石墨烯电学特性影响的理论研究。因此本文建立了弯曲应变与石墨烯电阻变化率的数学关系,并通过实验验证了石墨烯电学特性随弯曲应变的变化规律。本文分析了石墨烯场效应管乳酸传感器的传感机理以及电学特性,并建立了传感器的响应信号与乳酸浓度的数学模型。对石墨烯场效应管乳酸传感器结构进行了设计,阐述了采用微电子机械系统加工工艺对传感器件进行加工的流程方案,并通过拉曼光谱、能谱仪、电学测量等方法对修饰到石墨烯表面上的PA...
【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】:59 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 课题研究的国内外现状分析
1.2.1 基于乳酸脱氢酶的乳酸生物传感器的发展
1.2.2 GFET生物传感器的发展
1.2.3 柔性GFET生物传感器的发展
1.3 主要研究内容
第2章 乳酸脱氢酶-GFET传感器的传感机理
2.1 引言
2.2 乳酸脱氢酶-GFET传感器的传感机理
2.3 GFET的电学原理
2.4 乳酸浓度与乳酸脱氢酶-GFET响应信号数学关系模型的建立
2.5 本章小结
第3章 乳酸脱氢酶-GFET人体乳酸浓度传感器的设计加工与表征
3.1 引言
3.2 乳酸脱氢酶-GFET人体乳酸浓度传感器的结构设计
3.3 乳酸脱氢酶-GFET人体乳酸浓度传感器的加工流程
3.4 乳酸脱氢酶-GFET人体乳酸浓度传感器石墨烯表面的修饰与表征
3.4.1 石墨烯的转移
3.4.2 石墨烯表面PASE的功能化修饰与表征
3.4.3 乳酸脱氢酶以及NAD+的修饰与EDS表征
3.4.4 PASE与乳酸脱氢酶修饰的电化学测量表征
3.5 本章小结
第4章 乳酸脱氢酶-GFET传感器对乳酸分子的检测
4.1 引言
4.2 乳酸脱氢酶-GFET传感器在PBS溶液中对乳酸分子的检测
4.2.1 吐温80抑制PH变化对石墨烯干扰的有效性实验
4.2.2 酶修饰GFET后乳酸浓度变化对Dirac点的影响
4.2.3 乳酸脱氢酶-GFET传感器的检测性能指标的计算
4.2.4 乳酸脱氢酶-GFET传感器检测的特异性实验
4.3 乳酸脱氢酶-GFET传感器的可逆性检测
4.4 乳酸脱氢酶-GFET传感器的稳定性
4.5 本章小结
第5章 柔性GFET乳酸传感器的初探
5.1 引言
5.2 弯曲形变与石墨烯电阻变化率的数学模型
5.3 弯曲形变对石墨烯电学特性影响的实验研究
5.3.1 应变对石墨烯电阻变化率的影响
5.3.2 应变对石墨烯狄拉克点的影响
5.3.3 应变对石墨烯跨导的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]液栅型石墨烯场效应管的缓冲液浓度和pH响应特性[J]. 杜晓薇,成霁,郭慧,金庆辉,赵建龙. 电化学. 2015(02)
[2]背栅单层石墨烯场效应晶体管的构建及可靠性研究[J]. 郝威,郭新立,张艳娟,王蔚妮,张灵敏,王增梅,陈坚,于金. 功能材料. 2015(01)
博士论文
[1]基于石墨烯功能材料的制备与性能研究[D]. 徐秀娟.武汉大学 2013
本文编号:3629761
【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】:59 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 课题研究的国内外现状分析
1.2.1 基于乳酸脱氢酶的乳酸生物传感器的发展
1.2.2 GFET生物传感器的发展
1.2.3 柔性GFET生物传感器的发展
1.3 主要研究内容
第2章 乳酸脱氢酶-GFET传感器的传感机理
2.1 引言
2.2 乳酸脱氢酶-GFET传感器的传感机理
2.3 GFET的电学原理
2.4 乳酸浓度与乳酸脱氢酶-GFET响应信号数学关系模型的建立
2.5 本章小结
第3章 乳酸脱氢酶-GFET人体乳酸浓度传感器的设计加工与表征
3.1 引言
3.2 乳酸脱氢酶-GFET人体乳酸浓度传感器的结构设计
3.3 乳酸脱氢酶-GFET人体乳酸浓度传感器的加工流程
3.4 乳酸脱氢酶-GFET人体乳酸浓度传感器石墨烯表面的修饰与表征
3.4.1 石墨烯的转移
3.4.2 石墨烯表面PASE的功能化修饰与表征
3.4.3 乳酸脱氢酶以及NAD+的修饰与EDS表征
3.4.4 PASE与乳酸脱氢酶修饰的电化学测量表征
3.5 本章小结
第4章 乳酸脱氢酶-GFET传感器对乳酸分子的检测
4.1 引言
4.2 乳酸脱氢酶-GFET传感器在PBS溶液中对乳酸分子的检测
4.2.1 吐温80抑制PH变化对石墨烯干扰的有效性实验
4.2.2 酶修饰GFET后乳酸浓度变化对Dirac点的影响
4.2.3 乳酸脱氢酶-GFET传感器的检测性能指标的计算
4.2.4 乳酸脱氢酶-GFET传感器检测的特异性实验
4.3 乳酸脱氢酶-GFET传感器的可逆性检测
4.4 乳酸脱氢酶-GFET传感器的稳定性
4.5 本章小结
第5章 柔性GFET乳酸传感器的初探
5.1 引言
5.2 弯曲形变与石墨烯电阻变化率的数学模型
5.3 弯曲形变对石墨烯电学特性影响的实验研究
5.3.1 应变对石墨烯电阻变化率的影响
5.3.2 应变对石墨烯狄拉克点的影响
5.3.3 应变对石墨烯跨导的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]液栅型石墨烯场效应管的缓冲液浓度和pH响应特性[J]. 杜晓薇,成霁,郭慧,金庆辉,赵建龙. 电化学. 2015(02)
[2]背栅单层石墨烯场效应晶体管的构建及可靠性研究[J]. 郝威,郭新立,张艳娟,王蔚妮,张灵敏,王增梅,陈坚,于金. 功能材料. 2015(01)
博士论文
[1]基于石墨烯功能材料的制备与性能研究[D]. 徐秀娟.武汉大学 2013
本文编号:3629761
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3629761.html