基于新型功能聚合物的复杂样品中抗污染传感器的研制

发布时间：2017-05-24 05:07

  本文关键词：基于新型功能聚合物的复杂样品中抗污染传感器的研制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：血液等生物样品的组分十分复杂,在电化学检测过程中,蛋白质会在传感界面产生非特异性吸附。这会引起一系列问题,比如背景信号增加、检测灵敏度下降、电极使用寿命缩短等等。因此开发新型抗污染界面以抑制蛋白吸附,实现复杂样品中目标物高灵敏、高选择性、快速的检测备受关注。本论文主要研究内容如下:(1)通过便捷易控的电化学沉积方法成功制备了聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)掺杂金纳米粒子(AuNPs)的新型纳米复合材料PEDOT/AuNPs。该纳米复合材料是通过“一步法”制备的,即在含有AuNPs的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)溶液中进行电化学聚合。获得的纳米复合材料具有良好的导电性并呈现三维网状微孔结构,这归因于AuNPs不仅作为高导电性的掺杂剂,而且作为EDOT聚合的模板。基于PEDOT/AuNPs独特的结构和性质,PEDOT/AuNPs修饰电极对致癌物亚硝酸根的氧化展现了良好的催化活性,可以用于亚硝酸根的选择性检测,其线性范围为0.2-1400?M,检测限为60 nM。(2)在含有牛血清白蛋白稳定的金纳米簇(AuNCs)和EDOT单体的溶液中,通过电化学聚合方法成功制备了新型纳米复合材料PEDOT/AuNCs。作为掺杂剂的AuNCs均匀的分散在复合材料中,使该复合材料呈现独特的微结构,具有较大的比表面积。由于该复合材料对致癌物亚硝酸根的氧化展现出很好的电催化活性,可以进一步将其发展为一种亚硝酸根化学传感器。在最佳条件下,传感器线性范围为0.05-2600?M,检测限为17 nM。(3)利用聚乙二醇(PEG)修饰的金电极(GE)为基底,发展了对乳腺癌易感基因BRCA1进行电化学检测的生物传感器。由于PEG的强亲水性,该传感器表现出良好的抗污染能力,可以在5%的人血清样品中直接检测BRCA1。该传感器采用电化学交流阻抗法(EIS)实现了对BRCA1基因的免标记检测。该传感器的线性范围为1 fM-1 nM,检测限为0.37 fM(S/N=3)。(4)基于单宁酸(TA)和聚乙二醇(PEG)两种强亲水性聚合物,构建了一种具有良好的抗污染性能的传感界面。首先通过电化学聚合的方法在玻碳电极上制备了新型的PEDOT-TA复合物。然后将聚乙二醇通过氢键作用与之结合。该界面的水接触角为29°,显示出良好的亲水性能。最后将肝癌的生物标记物甲胎蛋白抗体成功固定在PEG上,制备了甲胎蛋白传感器。该传感器具有良好的选择性、较高的灵敏度和极低的检测限,其线性范围为1.0 fg/m L-0.1 ng/mL,检测限为0.34 fg/m L。
【关键词】：聚3 4-乙烯二氧噻吩 金纳米粒子 金纳米簇 聚乙二醇 抗污染 导电聚合物
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3;TP212
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 导电聚合物10-15
• 1.1.1 概述10
• 1.1.2 导电聚合物的分类及其导电机理10-14
• 1.1.3 导电聚合物的制备方法14-15
• 1.2 纳米材料15-16
• 1.2.1 概述15
• 1.2.2 金纳米粒子15-16
• 1.2.3 金纳米簇16
• 1.3 抗污染材料16-18
• 1.3.1 表面能较低的疏水性聚合物16-17
• 1.3.2 两性离子类聚合物17-18
• 1.3.3 聚乙二醇及其衍生物18
• 1.4 致癌物和生物标志物18-19
• 1.4.1 致癌物18-19
• 1.4.2 生物标记物19
• 1.5 电化学研究方法以及数据处理19-24
• 1.5.1 循环伏安法19-20
• 1.5.2 电流-时间曲线法20-21
• 1.5.3 电化学交流阻抗法21-22
• 1.5.4 Zview阻抗拟合22-24
• 第二章 金纳米粒子掺杂导电聚合物纳米复合材料的电化学制备及其对亚硝酸根的催化传感24-36
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-26
• 2.2.1 试剂25
• 2.2.2 仪器25
• 2.2.3 相关溶液的配制25-26
• 2.2.4 电极制备26
• 2.3 结果与讨论26-35
• 2.3.1 复合材料的表征26-28
• 2.3.2 不同电极对亚硝酸根的响应28-30
• 2.3.3 恒电位法定量测定亚硝酸根30-33
• 2.3.4 修饰电极的重复性，重现性及选择性33-34
• 2.3.5 实际样品中亚硝酸盐的检测34-35
• 2.4 结论35-36
• 第三章 金纳米簇掺杂PEDOT纳米复合材料的制备及其对致癌物亚硝酸根的高灵敏检测36-48
• 3.1 引言36-37
• 3.2 实验部分37-38
• 3.2.1 试剂37
• 3.2.2 仪器37
• 3.2.3 相关溶液的配制37
• 3.2.4 BSA-AuNCs溶液的制备37-38
• 3.2.5 电极的修饰38
• 3.3 结果与讨论38-47
• 3.3.1 AuNCs的表征38-39
• 3.3.2 PEDOT-AuNCs复合材料的表征39-41
• 3.3.3 对亚硝酸根的响应41-42
• 3.3.4 计时电流法法定量测定亚硝酸根42-44
• 3.3.5 修饰电极的稳定性，，重现性及选择性44-46
• 3.3.6 实际样品中亚硝酸根的检测46-47
• 3.4 结论47-48
• 第四章 基于聚乙二醇的免标记抗污染乳腺癌易感基因传感器48-57
• 4.1 引言48-49
• 4.2 实验部分49-51
• 4.2.1 试剂49
• 4.2.2 仪器49
• 4.2.3 溶液的配制49-50
• 4.2.4 传感器的制备50-51
• 4.3 结果与讨论51-56
• 4.3.1 修饰电极的电化学表征51-52
• 4.3.2 该传感器对BRCA1的检测52-54
• 4.3.3 该传感器的重现性和选择性54
• 4.3.4 该传感器的抗污染性54-55
• 4.3.5 该传感器对实际样品的检测55-56
• 4.4 结论56-57
• 第五章 基于双层亲水性聚合物材料构建的抗污染甲胎蛋白传感器57-67
• 5.1 引言57-58
• 5.2 实验部分58-60
• 5.2.1 试剂58
• 5.2.2 仪器58
• 5.2.3 溶液的配制58-59
• 5.2.4 传感器的制备59-60
• 5.3 结果与讨论60-65
• 5.3.1 PEDOT-TA复合材料的形貌表征60-61
• 5.3.2 各修饰电极的电化学表征61-62
• 5.3.3 该传感器对AFP抗原的检测62-63
• 5.3.4 该传感器的重现性和选择性63
• 5.3.5 该传感器的抗污染性63-65
• 5.3.6 人血清中AFP的检测65
• 5.4 结论65-67
• 参考文献67-82
• 总结82-83
• 致谢83-85
• 攻读学位期间发表的学术论文目录85-87

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