金属氧化物纳米结构的制备及电化学葡萄糖传感研究

发布时间：2021-08-06 14:47

　　21世纪是生命科学的世纪。在移动互联网、大数据和人工智能的推进下,以现代生命科学为基础的医疗健康领域正在经历前所未有的变革。糖尿病是一种全球范围内的慢性疾病,对血糖浓度的及早检测、跟踪和干预关乎糖尿病患者的生活质量和生命健康。葡萄糖生物传感器,俗称血糖仪,是糖尿病患者日常血糖管理的重要工具。葡萄糖生物传感器能灵敏、准确、快速地检测血糖浓度,从诊断和治疗的角度实现对糖尿病的干预并实施个性化的跟踪与监测。本文针对高灵敏、快响应、高稳定、宽线性范围的探测需求,以解决生物探测的共性问题为出发点,围绕新型纳米传感材料的制备、三维微纳米多孔复合结构的调控、半导体异质结的设计、传感材料和电极一体化构造等方面展开研究,从而获得制备高性能葡萄糖生物传感器的关键技术。主要研究内容包括:1、利用氟离子和pH值调控的水热法制备垂直交叉的Bi₃Ti₂O₈F纳米片,基于其类过氧化物酶的光电催化作用,实现对双氧水的光学色比和电化学传感探测。垂直交叉Bi₃Ti₂O₈F纳米片提供丰富的活性... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

生物传感器的原理图

＜蚨?灾??缁???锷?锎?衅鞯奶讲饣?疲?峭ü?潭ㄔ诖?感电极上的生物敏感组件对待测生物物质进行特异性识别，以电化学工作站作为信号转换组件，将生物识别信号转换成电位、电流、阻抗等可检测性电输出信号，从而实现对特定生物物质的电化学传感检测。根据常见的电化学检测手段对电化学生物传感器分类如下：伏安型电化学生物传感器（volt-ampereelectrochemicalbiosensor）、记时电流型电化学生物传感器（timingcurrentelectrochemicalbiosensor）和阻抗型电化学生物传感器（impedanceelectrochemicalbiosensor）。图2.2基于电化学测试方法的生物传感器对DNA的检测原理图[20]。Fig.2.2DetectionprincipleofelectrochemicalbiosensorforDNAdetection.

浙江大学博士学位论文8如图2.2所示，土耳其爱情海大学的Eksin报道了还原氧化石墨烯修饰的石墨电极用于DNA的化学监测[20]。首先采用循环伏安测试法研究了该生物传感器的电化学行为，然后利用差分脉冲伏安测试法对正定霉素和DNA之间的表面约束力进行电化学研究，最后以电化学阻抗谱测试法作为伏安测试法的补充。该电化学生物传感器对DNA和正定霉素的电化学检测阈值极低，分别为2.71μg/mL和0.55μM。2.1.2.1伏安型电化学生物传感器循环伏安法（CV）是普遍使用的电化学分析手段。循环伏安法通过控制电极电势扫描速率，在生物物质发生氧化还原反应的电势范围内，以三角波形多次反复扫描，记录电极电势与反应电流的关系曲线。测量研究电极与参比电极之间的电压，测量研究电极与辅助电极之间的电流。根据循环伏安测试曲线的对称性、峰位电势和峰位电流的偏移，可判断电极反应的可逆程度以及整个电势扫描范围内可能发生的化学反应，并推断反应过程中控制步骤、反应机理及反应性质[21,22]。如图2.3所示，固定还原石墨烯的葡萄糖氧化酶电极传感器实现了对不同浓度葡萄糖的电化学伏安法检测[23]。图2.3基于循环伏安法的电化学生物传感器对葡萄糖的传感探测[23]。图2.3CV-basedelectrochemicalbiosensorforglucosedetection.示差脉冲伏安法（DPV）是在线性和阶梯伏安法的基础上，衍生出来的一种电化学分析手段，具有更高的测试灵敏度[24]。示差脉冲伏安法通过在线性电位上叠加一定的脉冲电压信号，测量叠加脉冲电位前后的电流差值，从而降低背景电


本文编号：3325970