新型生物传感器的研制及其在环境污染物检测中的应用

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:greatkinghg
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电化学生物传感器具有响应快、操作简便、可微型化、价格低廉、灵敏度高、选择性好、可实现连续现场检测等优点,在环境中有毒污染物的快速筛查和检测方面具有广阔的应用前景。本论文对电化学生物传感器开展了如下研究:   1.基于研制的电化学核酸传感器建立了快速检测氯代苯类污染物的方法,并对氯代苯与核酸分子的作用机理进行了深入的研究。以六氯苯作为氯代苯类污染物的代表,优化了生物传感器的检测参数,并通过电化学微分脉冲伏安法、紫外-可见和石英晶体微天平等方法阐释了六氯苯与核酸的作用机理。该传感器对六氯苯的检测限可以达到30 pmol L-1,明显优于其他生物传感器。该生物传感器对模拟水样品的检测结果与气相色谱法具有很好一致性,证明该电化学核酸传感器是一种有效的氯代苯类污染物快速“预警”工具。   2.通过球磨法合成了亲水性纳米石墨烯,并将此材料作为固载酪氨酸酶的平台构建了生物传感器。该生物传感器对双酚A的检测限达到了0.0075 mgL-1,低于中国国家饮用水标准(GB5749-2006,BPA0.01 mg L-1)。应用该生物传感器对聚碳酸酯塑料奶瓶中的双酚A进行了分析测定,其检测结果与高效液相色谱法检测结果一致。此外,我们对不同碳纳米材料(石墨烯、介孔碳和多壁碳管)构建的酪氨酸酶传感器的性能进行了系统的对比研究,研究发现石墨烯构建的酪氨酸酶生物传感器具有更低的检测限和更高的灵敏度。   3.基于尺寸限制效应的原理,通过硬模板法合成了孔径大小与酶分子大小相匹配的有序介孔碳材料,并采用亲水性氨基酸离子液体对其疏水性表面进行改性,改善了其水相分散性和生物相容性。然后,采用此复合材料构建了酪氨酸酶生物传感器,并将其应用于苯酚等酚类污染物的在线检测。采用此复合材料构建的酪氨酸酶生物传感器具有更低的背景噪声、更高的抗污染能力和更好的长期稳定性。
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