金属纳米复合材料修饰电化学传感器在疾病标记物和药物中的应用
发布时间：2021-12-09 22:39
近年来,采用电化学方法检测疾病标记物和药物成为电化学研究领域的热点,众所周知,疾病标记物有诸多指标,主要由小分子疾病标记物与大分子疾病标记物（包括核酸类、蛋白质类、糖类和脂类疾病标记物）组成,这些指标在人体中含量的异常通常是机体患病的征兆。抗生素类药物具有抑制细菌生长或杀死细菌的作用。由于抗生素及其代谢产物可以渗透到地表水和地下水中,抗生素的残留物污染了环境,从而严重影响生态平衡与人类健康。因此,迫切需要研究出高灵敏检测生物样品中疾病标记物与药物含量的方法。金属纳米复合材料由两种或两种以上纳米材料复合而成,具有电催化性能好,可以发挥协同作用的优点,可以用来构成性能优异的电化学传感器。因此,本论文主要研究金属纳米复合材料修饰电化学传感器在疾病标记物和药物中的应用。具体研究内容如下:1、设计基于石墨烯与单壁碳纳米管上电沉积铈和铜的金属纳米复合物修饰的电化学传感平台（GR-SWNT-Ce-Cu-Tween 20/GCE）,用于高灵敏地同时测定多巴胺（DA）、尿酸（UA）和葡萄糖（Glu）。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对修饰物进行表征,通过循环伏安法（CV）、差分脉冲伏安...
【文章来源】：广东药科大学广东省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
L-酪氨酸传感器的CuO/β-CD/Nf/GCE的制备过程
富，作为贵金属的廉价替代品，由于其使用成本低，并在氧化还原反应中展现出优异的催化性能和良好的生物相容性[90]，而受到人们广泛关注，被誉为化学生物传感界最具前景的应用材料。由于铈纳米材料易于制备的粒度、形态、独特的电催化性能和选择性，近年来，人们研究关于铈纳米材料，多集中于铈纳米复合材料（铈的双金属纳米材料、铈与碳纳米材料）和氧化铈纳米材料等的研究，用于构建电化学传感器检测分析多种疾病标记物。事实证明，铈纳米材料与精挑细选的支持物之间的相互作用，对于提高电化学传感器的感应性能至关重要。图1.2表示Kanchana等人[91]采用水热法和炭化法制备了基于铈掺杂的羟基磷灰石（HA），即Ce-HA纳米粒子（Ce-HA/GCE）修饰的玻碳电极（GCE）构建了一种新型可靠且廉价的生物传感器，并用于同时测定去甲肾上腺素（NE），尿酸（UA）和酪氨酸（Tyr），Ce-HA纳米粒子具有强大的吸附能力，更大的表面浓度，构建Ce-HA/GCE传感器，检测去甲肾上腺素（NE），尿酸（UA）和酪氨酸（Tyr）具有良好的线性范围，分别为0.1–200、0.5–200和0.1–200μM，检出限分别为0.058、0.39和0.072μM。具有出色的稳定性，选择性和可重现性，实用性考察，在人体血清和尿液样品中进行NE，UA和Tyr的加标检测，具有极好的回收率。图1.2使用5Ce-HA纳米粒子修饰的GCE同时检测NE、UA和Tyr的示意图Figure1.2SchematicrepresentationforsimultaneousdetectionofNE,UAandTyrusing5Ce-HAnanoparticlesmodifiedGCE.根据还原或氧化条件不同，铈离子氧化态的化合价在+3和+4之间变化，因此CeO2具有出色的存储或释放氧气的能力。由于氧化物的催化活性与它们在其表面提
广东药科大学硕士研究生学位论文8供吸附性氧种类的能力以及容易提取其晶格氧形成氧空位有关。因此，电子结构通过适当的化学掺杂引入氧空位，十分容易改变CeO2的理化性质。Lavanya等人[92]首次使用钴掺杂的CeO2纳米颗粒制造了一种新型电化学传感器（图1.3所示），首次用于同时测定黄嘌呤（XA），次黄嘌呤（HXA）和尿酸（UA），修饰电极表现出明显分离的阳极峰。XA、HXA和UA线性分别在0.1–1000、1–600和1–2200μM浓度范围内，检出限分别为0.096、0.36和0.12μM（S/N=3），所制造的传感器进一步用于检测人体尿液中的XA，HXA和UA有良好选择性和重现性。图1.3使用10wt％Co-CeO2NPs修饰的GCE同时检测UA、XA和HXA的示意图Figure1.3SchematicrepresentationforsimultaneousdetectionofUA,XAandHXAusing10wt%Co-CeO2NPsmodifiedGCE.1.4.1.2铜纳米复合材料修饰电化学传感器在疾病标记物中的应用铜纳米材料由于其低廉的研究成本、快速的电导率、独特的性能、新颖的应用和不受氯化物中毒的干扰，在医学领域引起专家们广泛的科研兴趣。在过去几十年间，科学家一直致力于设计基于铜纳米复合材料的新型电化学传感器，用于疾病早期诊断与预防。以铜纳米粒子为基底的复合材料[93-94]，包含碳材料（石墨烯、碳纳米管等）、纤维、聚合物、金属氧化物等，由于电信号的放大，增加电化学传感器性能。Ma等人[95]通过一步电沉积硫酸铜水溶液，将铜纳米粒子（CuNPs）负载在三维泡沫镍上，形成CuNPs@NiF复合改性电极，构建出非酶促葡萄糖传感器，成功地应用于葡萄糖催化氧化（图1.4所示），通过循环伏安法（CV）和计时电流法（i-t曲线）探究电极的灵敏度，研发的铜纳米复合材料传感器低成本、无毒和电催化活性高，可在无酶传感器中充当催化剂的角色，具有出色的葡
【参考文献】：
期刊论文
[1]国际纳米科技产业的发展趋势研究[J]. 焦健,杜鹏. 产业创新研究. 2019(10)
[2]纳米材料的应用及制备[J]. 尹雨悦,王福春,王万坤,陈志博,杨丽. 广东化工. 2019(18)
[3]纳米材料的分类及其物理性能研究[J]. 赵心莹. 信息记录材料. 2018(02)
[4]Thin-layered MoS2/polyaniline nanocomposite for highly sensitive electrochemical detection of chloramphenicol[J]. Huai-Yin Chen,Jin Wang,Le Meng,Tao Yang,Kui Jiao. Chinese Chemical Letters. 2016(02)
[5]生物标志物分类及其在临床医学中的应用[J]. 李爱玲,宋健. 中国药理学与毒理学杂志. 2015(01)
[6]血清中葡萄糖含量的测定方法及其研究进展[J]. 戴新华,齐韬,杨梦瑞,徐蓓,方向. 化学分析计量. 2008(03)
[7]纳米技术的发展与展望[J]. 马玉宝. 胜利油田职工大学学报. 2003(03)
本文编号：3531436
【文章来源】：广东药科大学广东省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
L-酪氨酸传感器的CuO/β-CD/Nf/GCE的制备过程
富，作为贵金属的廉价替代品，由于其使用成本低，并在氧化还原反应中展现出优异的催化性能和良好的生物相容性[90]，而受到人们广泛关注，被誉为化学生物传感界最具前景的应用材料。由于铈纳米材料易于制备的粒度、形态、独特的电催化性能和选择性，近年来，人们研究关于铈纳米材料，多集中于铈纳米复合材料（铈的双金属纳米材料、铈与碳纳米材料）和氧化铈纳米材料等的研究，用于构建电化学传感器检测分析多种疾病标记物。事实证明，铈纳米材料与精挑细选的支持物之间的相互作用，对于提高电化学传感器的感应性能至关重要。图1.2表示Kanchana等人[91]采用水热法和炭化法制备了基于铈掺杂的羟基磷灰石（HA），即Ce-HA纳米粒子（Ce-HA/GCE）修饰的玻碳电极（GCE）构建了一种新型可靠且廉价的生物传感器，并用于同时测定去甲肾上腺素（NE），尿酸（UA）和酪氨酸（Tyr），Ce-HA纳米粒子具有强大的吸附能力，更大的表面浓度，构建Ce-HA/GCE传感器，检测去甲肾上腺素（NE），尿酸（UA）和酪氨酸（Tyr）具有良好的线性范围，分别为0.1–200、0.5–200和0.1–200μM，检出限分别为0.058、0.39和0.072μM。具有出色的稳定性，选择性和可重现性，实用性考察，在人体血清和尿液样品中进行NE，UA和Tyr的加标检测，具有极好的回收率。图1.2使用5Ce-HA纳米粒子修饰的GCE同时检测NE、UA和Tyr的示意图Figure1.2SchematicrepresentationforsimultaneousdetectionofNE,UAandTyrusing5Ce-HAnanoparticlesmodifiedGCE.根据还原或氧化条件不同，铈离子氧化态的化合价在+3和+4之间变化，因此CeO2具有出色的存储或释放氧气的能力。由于氧化物的催化活性与它们在其表面提
广东药科大学硕士研究生学位论文8供吸附性氧种类的能力以及容易提取其晶格氧形成氧空位有关。因此，电子结构通过适当的化学掺杂引入氧空位，十分容易改变CeO2的理化性质。Lavanya等人[92]首次使用钴掺杂的CeO2纳米颗粒制造了一种新型电化学传感器（图1.3所示），首次用于同时测定黄嘌呤（XA），次黄嘌呤（HXA）和尿酸（UA），修饰电极表现出明显分离的阳极峰。XA、HXA和UA线性分别在0.1–1000、1–600和1–2200μM浓度范围内，检出限分别为0.096、0.36和0.12μM（S/N=3），所制造的传感器进一步用于检测人体尿液中的XA，HXA和UA有良好选择性和重现性。图1.3使用10wt％Co-CeO2NPs修饰的GCE同时检测UA、XA和HXA的示意图Figure1.3SchematicrepresentationforsimultaneousdetectionofUA,XAandHXAusing10wt%Co-CeO2NPsmodifiedGCE.1.4.1.2铜纳米复合材料修饰电化学传感器在疾病标记物中的应用铜纳米材料由于其低廉的研究成本、快速的电导率、独特的性能、新颖的应用和不受氯化物中毒的干扰，在医学领域引起专家们广泛的科研兴趣。在过去几十年间，科学家一直致力于设计基于铜纳米复合材料的新型电化学传感器，用于疾病早期诊断与预防。以铜纳米粒子为基底的复合材料[93-94]，包含碳材料（石墨烯、碳纳米管等）、纤维、聚合物、金属氧化物等，由于电信号的放大，增加电化学传感器性能。Ma等人[95]通过一步电沉积硫酸铜水溶液，将铜纳米粒子（CuNPs）负载在三维泡沫镍上，形成CuNPs@NiF复合改性电极，构建出非酶促葡萄糖传感器，成功地应用于葡萄糖催化氧化（图1.4所示），通过循环伏安法（CV）和计时电流法（i-t曲线）探究电极的灵敏度，研发的铜纳米复合材料传感器低成本、无毒和电催化活性高，可在无酶传感器中充当催化剂的角色，具有出色的葡
【参考文献】：
期刊论文
[1]国际纳米科技产业的发展趋势研究[J]. 焦健,杜鹏. 产业创新研究. 2019(10)
[2]纳米材料的应用及制备[J]. 尹雨悦,王福春,王万坤,陈志博,杨丽. 广东化工. 2019(18)
[3]纳米材料的分类及其物理性能研究[J]. 赵心莹. 信息记录材料. 2018(02)
[4]Thin-layered MoS2/polyaniline nanocomposite for highly sensitive electrochemical detection of chloramphenicol[J]. Huai-Yin Chen,Jin Wang,Le Meng,Tao Yang,Kui Jiao. Chinese Chemical Letters. 2016(02)
[5]生物标志物分类及其在临床医学中的应用[J]. 李爱玲,宋健. 中国药理学与毒理学杂志. 2015(01)
[6]血清中葡萄糖含量的测定方法及其研究进展[J]. 戴新华,齐韬,杨梦瑞,徐蓓,方向. 化学分析计量. 2008(03)
[7]纳米技术的发展与展望[J]. 马玉宝. 胜利油田职工大学学报. 2003(03)
本文编号：3531436
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