铁基磁光纳米核-壳构筑高性能光电化学生物传感
发布时间：2021-11-10 18:04
癌症是当今社会致死率较高的一种疾病,因此癌症标记物的检测在癌症的早期筛查、早期诊断、疗效监测与术后预后中有着非同寻常的意义。光电化学传感是一种新颖的分析方法,具有快速、简便、灵敏等优点。将光电化学传感器应用于癌症标记物检测具有潜在的应用前景,但若以光电化学传感器检测复杂体系中癌症标记物,其特异性和稳定性还有待提高。于是,本工作以Fe3O4为核制备了Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SiO2@CdS超顺磁性核壳结构材料,并结合CeSe、CeTe@ZnS量子点以及贵金属银纳米粒子构建了灵敏度高、特异性强的光电化学生物传感器,并实现了对癌胚抗原（CEA）和两种microRNA的高性能检测,主要工作如下:（1）我们以超顺磁性Fe3O4@SiO2@CdS核壳结构材料构建光电化学生物传感器并将其用于CEA检测。用壳聚糖在Fe3O...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一种典型的磁滞回线[7]
铁基磁光纳米核-壳构筑高性能光电化学生物传感4图1.2应用于Pb2+检测的PEC传感器的结构和传感策略示意图[12]Fig.1.2SchematicpresentationofconstructionandsensingstrategyofthePECaptasensorforPb(II)detection1.1.4量子点纳米材料当半导体晶体尺寸足够小时(典型尺寸小于1020nm)，半导体的带隙取决于粒子尺寸，这是由于电子和空穴波函数的紧密空间限制引起的结果。这种效应改变的重要尺寸范围被称为量子限制的范围，进入这个尺寸范围的纳米晶通常被称为量子点（QDs）[13]。由于其独特的光学和电子特性，量子点已广泛应用于生物传感领域。QDs在光电化学应用（例如光电化学生物分析，光化学水分解和太阳能电池）中的主要目的之一是对一些大带隙的材料（TiO2,SnO2,ZnO或ZnS等）进行敏化以提高材料的可见光吸收，电荷分离和电荷转移的效率[14-15]。此外，量子点具有高的消光系数和较大的固有偶极矩，不仅提高了光吸收率，而且还加快了光生载流子的分离速度。量子点还显示出与生物分子的出色结合相容性。因此，无论将QDs用作另一种宽带隙半导体的敏化剂还是单独用作光电材料，QDs均具有出色的光电化学表现，这为光电化学生物测定提供了空前的潜力。Ge[16]等人提出了一种用于癌胚抗原（CEA）和甲胎蛋白（AFP）检测的简便的双信号放大光电化学传感器。在这项工作中，其中以提高光电转换效率的CdS量子点敏化ZnO纳米棒作为光活性基质(图1.3)。然后，葡萄糖氧化酶功能化的纳米多孔银的信号标签产生的H2O2可以清除光生空穴，从而放大光电流。Tang[17]等人
铁基磁光纳米核-壳构筑高性能光电化学生物传感8稳定性和良好的生物相容性的特点。MoS2是典型的二维半导体纳米材料，具有层状结构，可确保电子快速传输，并且其带隙相对较窄（约1.9eV）。氮化碳（CN）是一种生态友好型材料，具有较弱的带隙（约2.7eV），对应于可见光吸收。由于TiO2,MoS2和CNQDs具有不同的带隙值和逐级的边缘能级（图1.7），所以他们构建的三元异质结构光阳极可以有效地扩展光谱吸收范围，促进光生电荷的分离，提高PEC生物传感器的性能。图1.6可见光下Ti3C2/Cu2O异质结中的电荷分离和转移示意图[41]Fig.1.6ThechargeseparationandtransferintheTi3C2/Cu2Oheterostructureundervisiblelight图1.7CNQDs/MoS2/TiO2为光阳极的PEC生物传感器的原理图[42]Fig.1.7SchematicofthePECbiosensorwithCNQDs/MoS2/TiO2asaphotoanode
本文编号：3487696
【文章来源】：江苏大学江苏省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一种典型的磁滞回线[7]
铁基磁光纳米核-壳构筑高性能光电化学生物传感4图1.2应用于Pb2+检测的PEC传感器的结构和传感策略示意图[12]Fig.1.2SchematicpresentationofconstructionandsensingstrategyofthePECaptasensorforPb(II)detection1.1.4量子点纳米材料当半导体晶体尺寸足够小时(典型尺寸小于1020nm)，半导体的带隙取决于粒子尺寸，这是由于电子和空穴波函数的紧密空间限制引起的结果。这种效应改变的重要尺寸范围被称为量子限制的范围，进入这个尺寸范围的纳米晶通常被称为量子点（QDs）[13]。由于其独特的光学和电子特性，量子点已广泛应用于生物传感领域。QDs在光电化学应用（例如光电化学生物分析，光化学水分解和太阳能电池）中的主要目的之一是对一些大带隙的材料（TiO2,SnO2,ZnO或ZnS等）进行敏化以提高材料的可见光吸收，电荷分离和电荷转移的效率[14-15]。此外，量子点具有高的消光系数和较大的固有偶极矩，不仅提高了光吸收率，而且还加快了光生载流子的分离速度。量子点还显示出与生物分子的出色结合相容性。因此，无论将QDs用作另一种宽带隙半导体的敏化剂还是单独用作光电材料，QDs均具有出色的光电化学表现，这为光电化学生物测定提供了空前的潜力。Ge[16]等人提出了一种用于癌胚抗原（CEA）和甲胎蛋白（AFP）检测的简便的双信号放大光电化学传感器。在这项工作中，其中以提高光电转换效率的CdS量子点敏化ZnO纳米棒作为光活性基质(图1.3)。然后，葡萄糖氧化酶功能化的纳米多孔银的信号标签产生的H2O2可以清除光生空穴，从而放大光电流。Tang[17]等人
铁基磁光纳米核-壳构筑高性能光电化学生物传感8稳定性和良好的生物相容性的特点。MoS2是典型的二维半导体纳米材料，具有层状结构，可确保电子快速传输，并且其带隙相对较窄（约1.9eV）。氮化碳（CN）是一种生态友好型材料，具有较弱的带隙（约2.7eV），对应于可见光吸收。由于TiO2,MoS2和CNQDs具有不同的带隙值和逐级的边缘能级（图1.7），所以他们构建的三元异质结构光阳极可以有效地扩展光谱吸收范围，促进光生电荷的分离，提高PEC生物传感器的性能。图1.6可见光下Ti3C2/Cu2O异质结中的电荷分离和转移示意图[41]Fig.1.6ThechargeseparationandtransferintheTi3C2/Cu2Oheterostructureundervisiblelight图1.7CNQDs/MoS2/TiO2为光阳极的PEC生物传感器的原理图[42]Fig.1.7SchematicofthePECbiosensorwithCNQDs/MoS2/TiO2asaphotoanode
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