石墨烯衍生材料用于高性能电化学生物传感器的构建

发布时间：2016-12-31 15:47

  本文关键词：石墨烯衍生材料用于高性能电化学生物传感器的构建，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2015年

石墨烯衍生材料用于高性能电化学生物传感器的构建

汪天书  

【摘要】：石墨烯衍生材料因兼具石墨烯本身的诸多优良特点和修饰材料的复合功能性，成为目前材料科学领域的研究热点。通过简单的非共价修饰方法，将石墨烯与其它的功能性材料结合(例如功能纳米材料，生物材料，高分子聚合物等)，可以为石墨烯引入多功能性和良好的可修饰性，这种衍生的石墨烯复合材料常作为功能基底或增强材料被广泛用于高性能电化学传感器的构建。在本论文中，通过简单的非共价修饰方法，我们制备了一些功能性石墨烯衍生材料，并探索了其在高性能电化学生物传感器领域的应用研究。具体工作如下： 1.制备了磷脂双层膜-金纳米粒子-石墨烯复合材料。该复合材料具有高的表面积，兼具磷脂膜良好的生物相容性和金纳米粒子以及石墨烯本身优良的电荷传导性，作为一种新型的固定化基质用于酶的固定化及电催化研究。该复合材料可以良好的保持生物酶的结构并有效提高其电催化活性，实现了微过氧化物酶-11(MP11)的直接电化学，成功用于第三代电化学生物传感器的制备。制备的传感器表现了高的电催化活性、稳定性和重复性。另外，我们利用细胞在药物刺激下产生双氧水，实现了对癌细胞的实时监测。 2.以三维大孔石墨烯泡沫(3DG)作为工作电极，创新性的构建了三维免疫传感界面，用于肿瘤标志物的灵敏检测研究。通过在3DG表面原位聚合产生聚多巴胺(pDA)修饰层，并以具有反应活性的pDA层作为一种内源绿色交联剂，直接共价固定凝集素(Con A)单层分子，基于Con A对糖蛋白辣根过氧化物酶(HRP)的特异性结合能力，定向组装了HRP标记的癌胚抗原抗体(HRP-Ab)，制备了三维免疫传感界面。项目构筑的免疫传感器，在无需外加交联剂的情况下，实现了对CEA的快速(30min)、高灵敏、高选择性地检测，具有宽的检测范围(0.1-750.0ng/mL)和低的检测限(90pg/mL)。 3.通过层层自组装技术，将二茂铁功能化的聚丙烯氯化铵修饰的石墨烯(Fc-PAH-G)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和适配体(AS1411)交替修饰在金电极表面，制备了用于检测癌细胞的适配体传感器。Fc-PAH-G为电化学检测提供了探针，促进了探针与电极间的电子转移。另外，层层自组装技术可以将更多的氧化还原探针修饰在电极表面，，提高了信号强度，从而提高了检测的灵敏度。我们制备的适配体传感器在对癌细胞的检测上表现了良好的灵敏性和高的稳定性，得到了一个宽的检测范围10-106个细胞/mL和一个低的检测限10个细胞/mL。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 杨辉,黄志忠,姜慧君,周家宏,陆天虹,王凤彬,邢巍;微过氧化物酶-11修饰电极对O_2和H_2O_2的电催化还原[J];物理化学学报;2000年06期

2 冯晓苗;闫真真;;石墨烯-金纳米复合材料:水热合成及在生物传感器中的应用(英文)[J];无机化学学报;2013年05期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王琨琦;马中苏;;微过氧化物酶-11在多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学[J];长春工程学院学报(自然科学版);2008年04期

2 王明艳;许兴友;高健;贾能勤;;新型铜配合物修饰热解石墨电极上的氧电催化还原[J];催化学报;2006年11期

3 陈仲欣;卢红斌;;石墨烯-聚苯胺杂化超级电容器电极材料[J];高等学校化学学报;2013年09期

4 屈建莹;康世平;娄童芳;杜学萍;;基于聚乙烯醇离子液体负载HRP修饰石墨烯/纳米金复合膜的过氧化氢生物传感器[J];高等学校化学学报;2013年09期

5 康辉;罗民;梁斌;窦元运;梁森;丁肖怡;;掺氮石墨烯的溶剂热制备及对抗坏血酸氧化的电催化性能[J];功能材料;2013年18期

6 罗贤文;杜芳静;吴烨;高楼军;李晓霞;;基于金纳米粒子组装电化学DNA传感器检测p53抑癌基因的研究[J];分析化学;2013年11期

7 肖婷婷;杨常玲;吕永根;;水热法制备Mn_3O_4/石墨烯复合材料及其电化学性能[J];广州化工;2014年04期

8 Wen-Ge Ma;Su-Qin Lu;De-Bin Zhu;Xiao-Bo Xing;Bi-Hua Su;;Isothermal detection of RNA transcription levels using graphene oxide-based SYBR Green I fluorescence platform[J];Chinese Chemical Letters;2014年03期

9 王琦;左国防;;卟啉类化合物/石墨烯纳米复合材料的制备及其光诱导电子传递性质研究[J];材料导报;2013年21期

10 李萍;季铁正;张教强;谷敬凯;郑星卓;杨建锋;;含石墨烯复合材料的研究进展[J];工程塑料应用;2013年12期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 常建立;蒙涛;徐倩倩;任铁真;;石墨烯包裹二氧化钛在染料敏化电池对电极中的应用[A];第十七届全国分子筛学术大会会议论文集[C];2013年

2 陈丽;蒋鹏;张俊彦;;石墨烯基银纳米粒子修饰电极对H_2O_2的检测[A];第九届全国表面工程大会暨第四届全国青年表面工程论坛论文集[C];2012年

3 Yue Dong;Pengxiang Zhang;Yongling Kou;Zuoyin Yang;Yaping Li;;The Theory Study of Oxygen Formation over Ni-Fe-LDHs[A];中国化学会第十二届全国量子化学会议论文摘要集[C];2014年

4 Hangqing Xie;Yuhong Liu;Yuan Wei;Linlin Zhao;Jin Zhang;Wenbo Zhao;;Au-F127 Strawberry-like NanospheresA s AnE lectrochemical Interface For sensitive Detection Of Carcinoembryonic Antigen In Real Sample[A];中国化学会第九届全国无机化学学术会议论文集——k纳米无机化学[C];2015年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陈汉忠;电化学免疫传感器的研制及其初步应用研究[D];中国农业大学;2003年

2 王琨琦;酶生物燃料电池中催化剂及其载体的基础研究[D];吉林大学;2009年

3 李倩;ZnO和TiO_2微纳结构阵列的制备、表征及电化学生物传感性能研究[D];浙江大学;2013年

4 杨苏东;石墨烯载Pd复合催化剂材料的制备及其对甲酸电催化特性[D];南京航空航天大学;2012年

5 杜宪;石墨烯的可控制备、后处理及其电化学电容性能研究[D];北京化工大学;2013年

6 温春叶;石墨烯基复合物在追踪反应方面的应用[D];苏州大学;2013年

7 刘忠德;金、碳纳米功能材料的制备及其色度和荧光传感方法研究[D];西南大学;2013年

8 袁亚利;凝血酶电化学适体传感器的研究[D];西南大学;2013年

9 赵梦洁;碳纳米管与石墨烯纳米材料用于药物电化学传感研究[D];华中科技大学;2013年

10 李彩霞;石墨烯及其组装材料的制备与表征[D];华东师范大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 魏文娟;二维有序二氧化硅球腔阵列电极的构筑及电化学性能研究[D];苏州大学;2011年

2 梁氏秋水;微过氧化物酶-11的电化学和电催化性能研究[D];南京师范大学;2002年

3 杨勇;血红蛋白作为模拟酶和固定化酶的研究[D];郑州大学;2004年

4 王利行;血红蛋白的固定化及其过氧化物酶活性研究[D];郑州大学;2009年

5 王辉;毛细管电泳技术在复杂药物体系与药物质量控制中的应用研究[D];广西民族大学;2013年

6 黄奎;大面积高质量石墨烯的制备与表征[D];苏州大学;2013年

7 何朝东;石墨烯（氧化石墨）/银复合材料的制备和性能研究[D];北京化工大学;2013年

8 胡多凯;TiO_2材料的制备及其在太阳能利用领域的应用[D];兰州大学;2013年

9 李盼盼;以二肽复合材料自组装为基础的电化学生物传感器研究[D];北京化工大学;2013年

10 崔飞;基于功能化石墨烯构建电化学传感器及免疫传感器[D];山东大学;2013年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 姜荣中,董绍俊;化学修饰电极的研究 Ⅻ.四苯基金属卟啉化学修饰玻碳电极对氧还原反应的电催化[J];催化学报;1986年01期

2 董国孝，李纪生，庄瑞舫;酞菁钴－高分子双层膜修饰电极对氧的催化电还原[J];高等学校化学学报;1996年05期

3 董绍俊;姜荣中;;化学修饰电极的研究 XVIII.四苯基钴卟啉化学修饰玻碳电极的热处理及其对氧的催化还原[J];化学学报;1987年09期

4 董绍俊;姜荣中;;化学修饰电极的研究 ⅩⅤⅡ四苯基铁卟啉化学修饰玻碳电极的热处理及其对氧的催化还原[J];物理化学学报;1987年06期

5 郑东红,陆天虹,张存中,李国铮;维生素B_(12)修饰电极及其催化氧还原性质的研究[J];物理化学学报;1997年09期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;科学家开发出新型石墨烯材料[J];光机电信息;2010年04期

2 史永胜;李雪红;宁青菊;;石墨烯的制备及研究现状[J];电子元件与材料;2010年08期

3 袁明文;;石墨烯基电子学研究进展(续)[J];微纳电子技术;2010年11期

4 ;石墨烯结构或具有7个潜在缺陷[J];光机电信息;2011年06期

5 ;业界动态[J];传感器世界;2011年03期

6 ;科学家将石墨烯聚光能力提高20倍[J];光机电信息;2011年09期

7 陈蕾;闫雨桐;Terence K S W;王利光;;石墨烯带长度变化与电子结构和电子输运的关系[J];固体电子学研究与进展;2012年01期

8 江兴;;中科院石墨烯研究取得新进展[J];半导体信息;2012年01期

9 关磊;;石墨烯的制备与应用研究进展[J];电子元件与材料;2012年04期

10 吴琪乐;;超材料石墨烯开发取得重大突破 克服了石墨烯技术应用[J];半导体信息;2012年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

2 帅志刚;龙孟秋;唐令;王冬;;纳米带状石墨烯与石墨炔的电子结构与电荷输运[A];中国化学会第27届学术年会第14分会场摘要集[C];2010年

3 王琳;赵立峰;孙淮;;分子动力学模拟计算搀硅石墨烯的热传导系数[A];中国化学会第27届学术年会第14分会场摘要集[C];2010年

4 刘吉洋;郭少军;翟月明;李丹;汪尔康;;肉豆蔻酰磷脂酰甘油保护石墨烯的制备[A];中国化学会第27届学术年会第09分会场摘要集[C];2010年

5 刘云圻;魏大程;狄重安;武斌;郭云龙;于贵;;少数层石墨烯的可控制备和电性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

6 张佳利;沈广霞;郭守武;;化学还原的单层氧化石墨烯的电学性质研究[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

7 付磊;刘楠;戴博雅;刘迅;张朝华;刘忠范;;石墨烯的表面控制生长[A];中国化学会第27届学术年会中日青年化学家论坛摘要集[C];2010年

8 张智军;张立明;黄洁;夏景光;;基于氧化石墨烯的新型功能纳米载体的制备及其应用研究[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

9 刘洪涛;郑健;刘云圻;于贵;朱道本;;氨水和氨水蒸汽还原法制备石墨烯[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年

10 陈永胜;黄毅;马延风;王燕;许艳菲;张小岩;梁嘉杰;吕歆;;可溶性石墨烯材料的宏量制备及其器件应用[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 刘霞;[N];科技日报;2010年

2 记者 王艳红;[N];新华每日电讯;2010年

3 本报记者 李好宇 张芃捷(实习) 特约记者 李季;[N];电脑报;2010年

4 证券时报记者 向南;[N];证券时报;2010年

5 本报特约撰稿 吴康迪;[N];计算机世界;2010年

6 记者 谢荣　通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;[N];泰州日报;2010年

7 本报记者 纪爱玲;[N];中国高新技术产业导报;2011年

8 周科竞;[N];北京商报;2011年

9 王小龙;[N];科技日报;2011年

10 本报记者 刘霞;[N];科技日报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王金华;类石墨烯纳米片和模型体系的理论研究[D];吉林大学;2010年

2 廖清;石墨烯及其相关结构的生长和性质研究[D];浙江大学;2011年

3 谢月娥;石墨烯纳米结构电子输运的调制[D];湘潭大学;2011年

4 袁建辉;石墨烯中的电子及其输运性质的研究[D];华中科技大学;2012年

5 徐华;石墨烯界面电荷转移的拉曼光谱研究[D];兰州大学;2012年

6 徐宇曦;功能化石墨烯的制备、组装及其应用[D];清华大学;2011年

7 康朝阳;碳化硅、蓝宝石与铜箔表面石墨烯的生长和表征研究[D];中国科学技术大学;2012年

8 李占成;高质量石墨烯的可控制备[D];中国科学技术大学;2012年

9 吕伟;石墨烯的宏量制备、可控组装及电化学性能研究[D];天津大学;2012年

10 江林海;石墨烯负载纳米复合材料的制备及其性质研究[D];吉林大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 同鑫;石墨烯的制备及其复合电极材料储锂性能研究[D];西北大学;2011年

2 吕翔;石墨烯的制备及高分子改性[D];武汉理工大学;2011年

3 杜欣;可流动石墨烯的制备及其特性研究[D];武汉理工大学;2011年

4 谢声意;还原石墨烯氧化物的第一性原理研究[D];吉林大学;2011年

5 邹燕;功能化石墨烯气敏特性的理论研究[D];曲阜师范大学;2011年

6 郭晓晓;单层石墨烯超晶格中的输运特性和散粒噪声[D];河北师范大学;2011年

7 韩超群;石墨烯在不平整表面上吸附的分子动力学研究[D];华东师范大学;2011年

8 周静;氧化石墨烯和石墨烯的制备、表征与应用[D];南京大学;2011年

9 王宽;石墨烯的室温简易制备及其电容性能研究[D];陕西师范大学;2011年

10 廖旭;石墨烯摩擦性质研究[D];电子科技大学;2011年

  本文关键词：石墨烯衍生材料用于高性能电化学生物传感器的构建，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：229653