几种新型的电容型生物传感器及基于环糊精的超分子化学传感器的研制与应用

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化学/生物传感器的研制已成为分析化学和生物化学研究领域中一个非常重要的课题,引起了研究工作者广泛的关注。其中电容传感器是基于平板电容模型的一种新型的传感器。它有很多优点,比如高灵敏性、好的特异性、不需要额外的标记或者加入其他试剂、设备简单和实时响应等,因而得到了越来越多的研究。另外,环糊精(Cyclodextrin,简称为CD)作为第二代人工超分子主体物质的构筑体,具有独特的“内疏水、外亲水”的分子结构,可以与许多有机、无机和生物分子形成包合物,从而成为超分子化学工作者感兴趣的研究对象之一。基于CDs在电极上形成包合物、进行分子识别和选择性预富积分析物等特点,可以构筑新型的分子选择性电化学传感器。本文具体开展了以下几个方面的创新研究工作:1.首次采用超薄Al2O3溶胶-凝胶衍生膜和纳米金颗粒同时修饰金电极,并用于测定人转铁蛋白的含量。由于超薄无机膜的高介电性和纳米金大的比表面积及良好的生物相容性,该电容传感器具有很高的特异性和响应灵敏度。与基于超薄Al2O3溶胶-凝胶衍生膜包埋抗体的修饰方法比较,对于测定人转铁蛋白,该方法呈现了低的检测限(0.05 ng ml-1)和宽的线性范围(1-75 ng ml-1)。2.率先利用电容传感技术实时监测水杨酸与人血清白蛋白(HSA)在纳米金和聚邻苯二胺修饰金电极上的结合过程。并采用该技术定量研究结合的动力学过程,首次报道了该结合反应过程的动力学参数,如结合速率常数、解离速率常数和结合反应平衡常数。3.首次制备β-环糊精结合多壁碳纳米管和聚苯胺(β-CD-MWNTs/PANI)修饰的玻碳电极(GC)用于在抗坏血酸(AA)存在条件下测定多巴胺(DA)。采用循环伏安法研究了DA在化学修饰电极上的电化学行为。与裸GC、PANI和MWNTs/PANI膜修饰的电极相比,β-CD-MWNTs/PANI膜对DA的电催化氧化和还原表现出了良好的分析特性。得到的线性校正曲线范围为:1.0×10-7-1.0×10-3 mol l-1,检测限为1.2×10-8 mol l-1。该传感器能有效地消除AA的干扰,并且测定DA时显示了良好的灵敏性、选择性和稳定性。4.使用β-环糊精/聚乙酰苯胺/多壁碳纳米管(β-CD/poly(N-acetyaniline)/MWNTs)修饰的玻碳电极(GC)伏安法测定对苯二酚(HQ)。采用循环伏安法研究了HQ与修饰电极上β-CD的包合作用。HQ被包合在β-CD的空腔内,可以观察到可逆的伏安图。并详细讨论了扫描速度、溶液pH和富集时间对HQ峰电流的影响。实验表明,在1×10-6 -5×10-3 mol l-1浓度范围内阳极峰电流与HQ浓度成比例,线性回归方程为:I/μA=0.4197+15.3036CHQ/mmol l-1,相关系数为0.9989,检测限为8×10-7 mol l-1。另外,该电化学传感器也显示了良好的稳定性、重现性和回收率。
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