文档介绍：中南大学
硕士学位论文
基于碳纳米管体修饰的葡萄糖生物传感器研究
姓名:贺瑛
申请学位级别:硕士
专业:制药工程
指导教师:王艳
20100528
摘要生物传感器的研究已成为现代分析化学和生命科学的重要前沿课题。性能优良的生物材料的选择和切实可行的固定化方法的建立,是高灵敏度、高选择性生物传感器成功研制的核心问题,成为传感技’术研究领域的热点和难点。近些年来纳米材料因其优越的特性而在生物传感器中受到重用。本论文的创新点是直接将多壁碳纳米管体修饰石墨作为葡萄糖生物传感器的裸电极,且结合当前具有研究前景的天然高聚物壳聚糖、聚乙烯亚胺和正硅酸乙酯制作直接电子传递型葡萄糖生物传感器,并对其制作条件进行优化及性能比较;同时研究了基于以上三种包埋方式结合导电聚合物制作间接电子传递型葡萄糖生物传感器。主要研究内容及结果如下:冉隙啾谔寄擅坠芴逍奘问ǖ缂ḿ按渴ǖ缂ǖ那穑⑾侄啾碳纳米管体修饰具有工艺简单、费用低廉且性能好的优势。直鹩呕裉跫谱髦苯拥缱哟ǖ菪推咸烟巧锎ǜ衅鳎行能比较后发现,。呕嫉缇酆夏さ闹谱鞴ひ眨⒂肴职裎镏首楹现瞥杉浣拥缱传递型生物传感器,经电化学性能测试之后发现聚亚甲基蓝的膜性能较好,与三种包埋物质组合得到的传感器效果均好,尤其与正硅酸乙酯最优;而聚中性红膜性能较差,不适合与文中所用裸电极搭配组合成生物传感器。关键词:多壁碳纳米管;体修饰;石墨;葡萄糖氧化酶;生物传感器中南大学硕士学位论文
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第一章绪论生物传感器的研究进展传感器是能感受特定的被测量的物质量并按照一定规律将其转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件、转换元件及相应的机械结构和电子线路所组。成,可分为三类,即①物理传感器,用来测量距离、质量、温度、压力等;②化学传感器,用化学或物理响应测定化学物质;锎ǜ衅鳎ǔSτ媚持稚敏感基元来检测化学物质【俊I锎ǜ衅饔缮锸侗鹪<和信号转换器件两个部分组成。生物传感器技术是建立在固定化细胞和固定化酶技术的基础之上的,它以生物分子去识别被测目标,然后将生物反应所引起的物理或化学变化转化为相应的电信号予以放大输出,从而得到检测结果。所以任何一个生物传感器都具有两种功能,即分子识别和信号转换功能。生物传感器中,其基底作为分子识别功能材料,具有专一的选择性,可以获得极其高的灵敏度,采用固定化技术,将这些功能材料固定在载体上,形成分子识别功能薄膜:而信号转换器通常是一个独立的化学或物理敏感元件,可采用电化学、光学、热学、压电等多种不同原理工作。把分子识别功能基底同高灵敏的信号转换器件相结合,就构成多种多样、千变万化的生物传感器【。.锎ǜ衅鞯墓ぷ髟生物传感器的工作原理如图肪肿永┥⒔肷锸侗鹪<过分子识别,发生生物反应,产生一次信息继而被信号转换器件转变成可定量和可处理的物理信号,再经过二次仪表觳夥糯笃输出,信号的强度与被分析物成比例,从而测得待测物的浓度。生物传感器可按照生物特异性授予机制或信号转换模式分类。按被选生物化学受体的不同,可将生物传感器分为酶传感器、免疫传感器、组织传感器、微生物传感器、细胞传感器等。按生物传感器与底物作用机理的不同,又可将传感中南大学硕士学位论文目录图生物传感器的工作原理示意图‘
器厂—一———、电极:—器分为生物催化型传感器和生物亲和型传感器。生物催化型传感器包括酶传感器、组织传感器、微生物传感器等;而生物亲和型传感器包括免疫传感器和传感器等。根据生物反应产生信息的物理或化学性质,信号转换器通常采用电化学、光谱、热、压电及表面声波等技术与之相匹配,而由此衍生出电化学生物传感器、光生物传感器、半导体生物传感器、热生物传感器、压电晶体生物传感器等。如图所示。.才嘈蜕锎ǜ衅鞣⒄垢趴觥】安培型生物传感器是通过激励电压测量响应电流,从而获取待测物质浓度的电化学传感器,被分为三种模式,也被国内一些学者认为是三个阶段:氧电极传感器、媒介体传感器、直接偶合酶电极。以葡萄糖氧化酶呋咸烟醯缂ùǜ衅酶膜:一如上式所述,氧电极传感器是用酶的天然电子传递体⋯氧来沟通酶与电极之间的电子通道,直接检测酶反应底物的减少或产物的生成的传感器。此类生物传感器一般通过检测产物的增加来反映被测物的浓度变化。但是这种装置在操作时会遇到很多问题,首先,需要拉湍秃愣ɑ肪持械难鹾浚裨虻缂ǘ氧浓度的应答将不会比例于葡萄糖浓度的减少;其次,响应时间较长,其灵敏度信号转换器件人图锎ǜ衅鞯姆掷@得魅缦拢÷中南大学硕士学位论文目录生物识别元件酶免组微细电光热压表传疫织生胞化谱面感物学声器波安培势型场导效应晶体管
电极:一叶电极:—酶