【摘 要】
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光电化学分析法因其结合了光学和电化学的双重优势,而具有背景低、灵敏度高、设备简单、易微型化等优点,是一种新兴的极具应用潜力的分析方法。该方法被广泛地应用于环境化学、分析化学以及生物医药领域。其检测原理是在光激发下,利用具备光电转换性能的材料并且依据识别元件与目标分子之间的生物识别作用引发的电信号改变来确定待测物浓度。WO_3是一种n-型半导体材料,具有独特的光、电及物理化学等性能,本论文主要研究了
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光电化学分析法因其结合了光学和电化学的双重优势,而具有背景低、灵敏度高、设备简单、易微型化等优点,是一种新兴的极具应用潜力的分析方法。该方法被广泛地应用于环境化学、分析化学以及生物医药领域。其检测原理是在光激发下,利用具备光电转换性能的材料并且依据识别元件与目标分子之间的生物识别作用引发的电信号改变来确定待测物浓度。WO3是一种n-型半导体材料,具有独特的光、电及物理化学等性能,本论文主要研究了WO3纳米材料的光电化学性能,并将其作为光电化学材料构建新型光电化学传感器,用于谷胱甘肽(GSH)和肺癌标志物CYFRA 21-1的检测。以上研究工作不仅拓展了WO3纳米材料在光电化学生物传感器中的应用,而且为其它纳米材料在光电化学传感器的构建中提供了良好的理论研究基础。本论文主要的研究内容包括以下两个部分:第一章:首先,对基于WO3纳米材料构建光电化学传感器的可行性进行了较为系统的研究,并且对WO3/ITO电极的组成、形貌等进行表征,并对该电极光电流响应稳定性进行考察,最后以GSH作为检测模型,研究构建WO3/ITO光电化学传感器的光电化学性能,实验结果表明该传感器具有较低的检测限,线性范围为1.0×10-71.0×10-3mol·L-1,检测限为2.5×10-8 mol·L-1,但该方法在选择性方面还存在不足。因此,在上述研究基础上,引入MnO2纳米片,与WO3形成MnO2-WO3复合纳米材料,并利用在酸性条件下MnO2对GSH的特异性选择作用构建检测谷胱甘肽的光电化学传感器。实验结果表明该传感体系对GSH的检测范围为1.0×10-52.0×10-3 mol·L-1和2.0×10-35.5×10-22 mol·L-1,检测限为1.0×10-66 mol·L-1。该方法的检测范围更宽,更重要地是该方法显著提高了传感器的选择性,因而有望用于复杂实际样品的检测。第二章:为了进一步拓展WO3纳米材料构建光电化学传感的应用范围,本部分实验在构建的WO3/ITO光电化学传感界面的基础上,通过多巴胺的自聚合作用在WO3/ITO电极表面形成具有亲水性的聚多巴胺(pDA)高分子聚合膜,从而成功实现了电极表面的改性。此修饰过程简单易操作并且不需要加入有机溶剂,因此具备绿色环保的优点,再结合pDA具有的超强黏性、良好的生物相容性和自组装能力等特点,在不需要偶联剂的条件下即可实现CYFRA 21-1抗体的有效固定,从而构建无标记的免疫型光电化学传感器。该方法简单、绿色环保,同时由于pDA聚合膜的引入,电子在WO3-pDA复合材料中的转移速率得到了大大的提高,使得pDA-WO3/ITO电极的光电流增强。并且pDA良好的生物相容性可以很好地保持固定化抗体的生物活性,在实验优化的条件下,检测的光电流信号与肺癌标志物CYFRA 21-1的浓度在5.0 ng·mL-175.0 ng·mL-1的范围内存在着良好的线性关系,检测限达到1.64 ng·mL-1,因此实现了对肺癌标志物CYFRA 21-1的高灵敏、快速检测。
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