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第一部分超细Cu-MOF修饰的石墨纳米薄片复合物(HKUST-1/GN)的制备和结构表征目的:通过简单、合理的材料合成策略,探究高活性碳基-超细金属有机框架纳米颗粒复合物的制备方法,获得超细Cu-MOF(HKUST-1)修饰的石墨纳米薄片复合物(HKUST-1/GN),并对HKUST-1/GN复合物的晶相结构、形貌特征、含量组成、元素分布等进行详细表征。方法:HKUST-1/GN复合物的制备:采用溶剂剥离法,以块体石墨粉为碳源,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,通过超声剥离获得石墨纳米薄片(GN)悬液;随后,将金属源(Cu(NO3)2·3H2O)、配体(H3BTC)和碱源(1%三乙胺)溶解在GN悬液中,通过金属-配体自组装策略原位获得Cu基MOF(HKUST-1)修饰的石墨纳米薄片复合物。HKUST-1/GN复合物的结构表征:采用X射线衍射仪(XRD)对石墨粉、石墨纳米片(GN)、HKUST-1和HKUST-1/GN复合物的晶体结构进行表征;采用X射线光电子能谱(XPS)对石墨纳米片(GN)和HKUST-1/GN复合物的元素组成进行定性及定量分析;采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对HKUST-1/GN复合物的形貌和元素分布进行分析;采用重量法测定GN悬液的浓度;采用热重分析法(TGA)获得HKUST-1/GN复合物中各组分含量;利用比表面积分析仪获得GN和HKUST-1/GN复合物的比表面积。结果:通过液相剥离法成功制备了石墨纳米薄片(GN)悬液,在Cu(NO3)2·3H2O、H3BTC和1%三乙胺存在下,原位获得了HKUST-1/GN复合物。XRD特征图谱表明获得的复合物由石墨相和HKUST-1组成。扫描电子显微镜(SEM)表明块体石墨被成功剥离为尺寸为几微米的石墨纳米薄片,但对于HKUST-1/GN复合物而言,除了片状形态外,并没有发现明显的结构改变,这可能是由于SEM有限的分辨率,难以识别碳纳米薄片表面超细纳米颗粒;透射电子显微镜(TEM)可以观察到大量小于5 nm的HKUST-1纳米颗粒紧密固定在GN表面,元素分布也进一步表明复合物由HKUST-1和石墨纳米薄片组成。重量法表明制备的GN悬液的浓度约为0.6 mg/m L;热重分析法表明HKUST-1/GN复合物中GN和HKUST-1的比重分别约为61.4%和38.6%。BET比表面测试表明GN和HKUST-1/GN复合物的比表面积分别约为20.2 m2/g和30.1m2/g。结论:石墨粉在N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中可以通过简单的液相超声剥离法,室温下获得品质极高的石墨纳米薄片(GN),并且获得的石墨纳米薄片悬浮液可以直接用作MOF的晶体生长环境。在Cu-MOF前驱体存在的情况下,大量小于5 nm的HKUST-1纳米颗粒被原位固定在石墨纳米薄片(GN)表面,表明该方法简单、环保、绿色安全。第二部分DNA损伤生物标志物8-羟基-2’-脱氧鸟苷在超细HKUST-1纳米颗粒修饰的石墨纳米薄片界面的电化学行为研究目的:探究DNA损伤生物标志物8-羟基-2’-脱氧鸟苷在HKUST-1/GN复合物表面的电化学行为,获得8-OHd G最佳测试条件以及8-OHd G的电化学氧化机制。方法:利用KCl饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极、Pt丝作为对电极,磷酸盐缓冲溶液(PBS)作为电解液,采用三电极体系进行电化学测试;采用循环伏安法(CV)获得8-OHd G在HKUST-1/GN复合膜上的最佳测试条件以及8-OHd G的电化学氧化机制。差分脉冲伏安法(DPV)获得8-OHd G的线性伏安曲线,以及计算获得8-OHd G的检测灵敏度和检测极限(LOD)。以裸GCE电极、GN和HKUST-1/GN复合物分别对一定浓度的8-OHd G进行吸附预处理,利用CV扫描评价裸GCE电极、GN和HKUST-1/GN复合物对8-OHd G物理吸附能力。将多根HKUST-1/GN修饰电极储存不同时间,采用DPV测试监测其稳定性。利用DPV测试获得多根HKUST-1/GN修饰电极对8-OHd G的氧化信号,计算氧化信号标准偏差,评估其重现性。结果:CV测试表明,8-OHd G的氧化信号在p H 7.0 PBS缓冲液中最强,说明p H 7.0 PBS缓冲液是最佳电解液,而8-OHd G的氧化峰电位Epa与扫描速率呈线性相关,推测8-OHd G的电化学氧化机制为涉及两个电子和两个质子的氧化过程。通过GN和HKUST-1/GN复合物预吸附处理后,8-OHd G在裸GCE电极表面的氧化信号均出现降低,而HKUST-1/GN复合物预吸附处理的氧化信号降低更明显,说明GN和HKUST-1/GN复合物对8-OHd G均具有物理吸附能力,并且HKUST-1/GN复合物对8-OHd G的物理吸附能力更强。DPV测试表明,裸GCE电极表面未观察到8-OHd G的氧化信号,而在GN和HKUST-1/GN复合物修饰的电极表面可以看到明显的氧化波峰,并且HKUST-1/GN复合物的氧化信号强于GN,说明裸电极对8-OHd G的氧化活性较差,GN和HKUST-1/GN复合物修饰的电极对8-OHd G的电化学氧化非常活跃,并且8-OHd G在HKUST-1/GN复合物表明的氧化活性高于GN。伴随8-OHd G的浓度逐步增加(0.01-1.0μM),其对应的氧化峰电流呈线性增长,可计算得出HKUST-1/GN对于8-OHd G的检测灵敏度为346857μA m M-1 cm-2,检测极限为2.5 n M。与此同时,多根HKUST-1/GN修饰电极测试结果表明HKUST-1/GN具有较高的稳定性和重现性。结论:HKUST-1/GN复合物具有内在的结构性优势,对DNA损伤的生物标志物8-OHd G显示出了优良的吸附特性和电化学传感性能,并且检测速度快(240 s),线性范围宽(10 n M-1μM),灵敏度高(346857μA m M-1 cm-2),检测下限低(2.5 n M),重现性良好,稳定性高。第三部分DNA损伤生物标志物8-羟基-2’-脱氧鸟苷高灵敏电化学传感平台的构建目的:分析HKUST-1/GN复合物在肝癌患者尿液标本中8-OHd G的检测效果方法:收集健康人群尿液标本(样本A、B)和肝癌患者尿液标本(样本C、D、E),离心处理后加入尿激酶消除尿酸(UA)的干扰,获得相对稳定的检测环境。电化学检测采用三电极系统,HKUST-1/GN复合物修饰的GCE电极为工作电极、KCl饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极、Pt丝作为对电极,0.1 M p H 7.0磷酸盐缓冲溶液(PBS)作为电解液,采用差分脉冲伏安法(DPV),获得8-OHd G的分析信号,通过标准加入法计算实际样品中8-OHd G的含量,同时计算回收率评估方法的实用性。结果:尿酸会对实际样品的检测产生较大的干扰,但通过尿酸酶对尿液进行前处理,可有效降解尿酸,消除尿酸对8-OHd G的检测干扰。每个样品平行检测3次,相对标准偏差小于5%,肝癌患者样本中检测到8-OHd G氧化信号,而健康人样本中未检测到氧化信号。通过标准加入法,三个肝癌患者尿液标本中8-OHd G检测含量分别为141.2 n M、85.2 n M和97.8 n M,回收率97.3%-102.7%。结论:以制备的HKUST-1/GN复合物为电极敏感材料,通过尿酸酶对实际尿液进行前处理,构建了检测DNA损伤生物标志物8-羟基-2’-脱氧鸟苷的高灵敏电化学传感平台,该方法成功地应用于实际样品的检测,取得了满意的结果。