基于新型传感策略的光电化学生物传感器研究
发布时间：2024-04-21 09:44
光电化学(Photoelectrochemical,PEC)生物传感器是近年来迅速兴起并处于快速发展的一种生物传感技术,其检测原理是基于光生电子在电极/溶液界面上的转移过程而产生的光电流响应。在电化学和光学方法结合的基础上发展起来的PEC分析具有高灵敏度、低背景信号、成本低、操作简单、易于小型化等优点。然而,尽管PEC方法表现出很多优点,而且近些年来也有很多关于PEC生物传感器的文献报道,但是与传统电化学和光学方法相比,PEC分析方法的光电转换效率和检测模式仍需深入研究与扩展。因此,开发具有高效光电转换效率的新型光电活性材料和新型传感策略对PEC生物传感平台的构建具有重要意义。本论文通过制备新型光电活性材料和设计新型传感策略,成功构建了一系列高灵敏的新型PEC生物传感器,并对其在碱性磷酸酶、细胞凋亡蛋白酶-3、朊蛋白及凝血酶检测方面进行了研究:(1)通过在氮气氛围中对类沸石金属有机框架材料(ZIF-8纳米多面体)进行直接碳化,制备了一种新型光电活性材料,氮掺杂多孔碳-氧化锌(NPC-ZnO)纳米多面体。采用扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱、比表面积分析仪和PEC方法对其形...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 光电化学生物传感器
1.1.1 光电化学生物传感器的原理
1.1.2 光电化学生物传感器的分类
1.1.3 光电化学生物传感器的应用
1.2 光电活性材料
1.2.1 无机半导体材料
1.2.2 有机半导体材料
1.2.3 复合半导体材料
1.2.4 其他光电活性材料
1.3 光电化学传感策略
1.3.1 信号减弱型
1.3.2 信号增强型
1.3.3 信号翻转型
1.3.4 其他信号型
1.4 光电化学生物传感器的发展趋势
1.5 本课题选择的意义与内容
第2章 基于氮掺杂多孔碳-ZnO纳米多面体的光电化学生物传感器
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 NPC-ZnO纳米多面体的制备
2.2.4 ITO/NPC-ZnO电极的制备
2.2.5 光电化学检测
2.3 结果与讨论
2.3.1 NPC-ZnO纳米多面体的表征
2.3.2 ITO/NPC-ZnO电极的光电性质
2.3.3 光电化学生物传感器的可行性
2.3.4 实验条件优化
2.3.5 ALP检测
2.3.6 选择性、重现性和稳定性的研究
2.3.7 回收实验
2.4 本章小结
第3章 一种免标记和无封闭剂的高灵敏分析caspase-3 光电化学传感策略
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 光电化学生物传感器的制备
3.2.4 光电化学检测
3.3 结果与讨论
3.3.1 NPC-ZnO/CdS杂化结构的表征
3.3.2 光电化学生物传感器的表征
3.3.3 CC-DEVD-多肽的封闭作用
3.3.4 实验条件优化
3.3.5 Caspase-3 检测
3.3.6 选择性、重现性和稳定性的研究
3.3.7 回收实验
3.4 本章小结
第4章 基于多功能信号放大器Co3O4-Au多面体的光电化学分析
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 Bi2S3 纳米颗粒的制备
4.2.4 Co3O4-Au多面体的制备
4.2.5 光电化学传感器的构建
4.2.6 光电化学检测
4.3 结果与讨论
4.3.1 Co3O4和Co3O4-Au多面体的表征
4.3.2 Bi2S3 纳米颗粒的表征
4.3.3 催化沉淀的可行性
4.3.4 光电化学生物传感器的表征
4.3.5 实验条件优化
4.3.6 Caspase-3 检测
4.3.7 选择性、重现性和稳定性的研究
4.3.8 回收实验
4.4 本章小结
第5章 基于血晶素诱导光电流方向翻转的超灵敏检测朊蛋白光电化学免疫传感器
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂
5.2.2 实验仪器
5.2.3 CdS-CS纳米颗粒的制备
5.2.4 NPC-hemin-Ab2 共轭物的制备
5.2.5 光电化学免疫传感器的制备
5.2.6 光电化学检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 CdS-CS纳米颗粒的表征
5.3.2 NPC-hemin多面体的表征
5.3.3 光电化学免疫传感器的机理
5.3.4 光电化学免疫传感器的表征
5.3.5 实验条件优化
5.3.6 PrPC检测
5.3.7 选择性、重现性和稳定性的研究
5.3.8 回收实验
5.4 本章小结
第6章 基于直接Z型 CdS/hemin体系的光电流方向自翻转的光电化学生物传感策略
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 实验试剂
6.2.2 实验仪器
6.2.3 光电化学生物传感器的制备
6.2.4 光电化学测试
6.3 结果与讨论
6.3.1 光电化学生物传感器的原理
6.3.2 光电化学生物传感器的表征
6.3.3 实验条件优化
6.3.4 PrPC检测
6.3.5 选择性、重现性和稳定性的研究
6.3.6 回收实验
6.4 本章小结
第7章 基于间接Z-型到直接Z-型体系的转换驱动光电流极性转向的高选择性和高灵敏度光电化学传感器
7.1 前言
7.2 实验部分
7.2.1 实验试剂
7.2.2 实验仪器
7.2.3 NPC-ZnO/Au/CdS多面体的合成
7.2.4 光电化学生物传感器的制备
7.2.5 光电化学测试
7.3 结果与讨论
7.3.1 间接Z-型NPC-ZnO/Au/CdS体系的表征
7.3.2 光电化学生物传感器的表征
7.3.3 实验条件优化
7.3.4 TB检测
7.3.5 重现性、稳定性和选择性的研究
7.3.6 回收实验
7.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
致谢
本文编号：3960724
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 光电化学生物传感器
1.1.1 光电化学生物传感器的原理
1.1.2 光电化学生物传感器的分类
1.1.3 光电化学生物传感器的应用
1.2 光电活性材料
1.2.1 无机半导体材料
1.2.2 有机半导体材料
1.2.3 复合半导体材料
1.2.4 其他光电活性材料
1.3 光电化学传感策略
1.3.1 信号减弱型
1.3.2 信号增强型
1.3.3 信号翻转型
1.3.4 其他信号型
1.4 光电化学生物传感器的发展趋势
1.5 本课题选择的意义与内容
第2章 基于氮掺杂多孔碳-ZnO纳米多面体的光电化学生物传感器
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 NPC-ZnO纳米多面体的制备
2.2.4 ITO/NPC-ZnO电极的制备
2.2.5 光电化学检测
2.3 结果与讨论
2.3.1 NPC-ZnO纳米多面体的表征
2.3.2 ITO/NPC-ZnO电极的光电性质
2.3.3 光电化学生物传感器的可行性
2.3.4 实验条件优化
2.3.5 ALP检测
2.3.6 选择性、重现性和稳定性的研究
2.3.7 回收实验
2.4 本章小结
第3章 一种免标记和无封闭剂的高灵敏分析caspase-3 光电化学传感策略
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 光电化学生物传感器的制备
3.2.4 光电化学检测
3.3 结果与讨论
3.3.1 NPC-ZnO/CdS杂化结构的表征
3.3.2 光电化学生物传感器的表征
3.3.3 CC-DEVD-多肽的封闭作用
3.3.4 实验条件优化
3.3.5 Caspase-3 检测
3.3.6 选择性、重现性和稳定性的研究
3.3.7 回收实验
3.4 本章小结
第4章 基于多功能信号放大器Co3O4-Au多面体的光电化学分析
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 Bi2S3 纳米颗粒的制备
4.2.4 Co3O4-Au多面体的制备
4.2.5 光电化学传感器的构建
4.2.6 光电化学检测
4.3 结果与讨论
4.3.1 Co3O4和Co3O4-Au多面体的表征
4.3.2 Bi2S3 纳米颗粒的表征
4.3.3 催化沉淀的可行性
4.3.4 光电化学生物传感器的表征
4.3.5 实验条件优化
4.3.6 Caspase-3 检测
4.3.7 选择性、重现性和稳定性的研究
4.3.8 回收实验
4.4 本章小结
第5章 基于血晶素诱导光电流方向翻转的超灵敏检测朊蛋白光电化学免疫传感器
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂
5.2.2 实验仪器
5.2.3 CdS-CS纳米颗粒的制备
5.2.4 NPC-hemin-Ab2 共轭物的制备
5.2.5 光电化学免疫传感器的制备
5.2.6 光电化学检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 CdS-CS纳米颗粒的表征
5.3.2 NPC-hemin多面体的表征
5.3.3 光电化学免疫传感器的机理
5.3.4 光电化学免疫传感器的表征
5.3.5 实验条件优化
5.3.6 PrPC检测
5.3.7 选择性、重现性和稳定性的研究
5.3.8 回收实验
5.4 本章小结
第6章 基于直接Z型 CdS/hemin体系的光电流方向自翻转的光电化学生物传感策略
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 实验试剂
6.2.2 实验仪器
6.2.3 光电化学生物传感器的制备
6.2.4 光电化学测试
6.3 结果与讨论
6.3.1 光电化学生物传感器的原理
6.3.2 光电化学生物传感器的表征
6.3.3 实验条件优化
6.3.4 PrPC检测
6.3.5 选择性、重现性和稳定性的研究
6.3.6 回收实验
6.4 本章小结
第7章 基于间接Z-型到直接Z-型体系的转换驱动光电流极性转向的高选择性和高灵敏度光电化学传感器
7.1 前言
7.2 实验部分
7.2.1 实验试剂
7.2.2 实验仪器
7.2.3 NPC-ZnO/Au/CdS多面体的合成
7.2.4 光电化学生物传感器的制备
7.2.5 光电化学测试
7.3 结果与讨论
7.3.1 间接Z-型NPC-ZnO/Au/CdS体系的表征
7.3.2 光电化学生物传感器的表征
7.3.3 实验条件优化
7.3.4 TB检测
7.3.5 重现性、稳定性和选择性的研究
7.3.6 回收实验
7.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
致谢
本文编号：3960724
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