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本文用离子注入电极结合纳米技术研制和开发了肌红蛋白(Mb)的生物传感器。用扫描电镜、原子力显微镜、电化学交流阻抗、红外光谱等多种手段对电极的表面形态和特征进行了表征。用循环伏安法研究了肌红蛋白的直接电化学和电催化行为。
第一章前言
简述了氧化还原蛋白质直接电化学研究的意义、发展历史和现状。简述了离子注入技术的研究进展,特别介绍了离子注入技术在分析化学中的应用及特点。简单介绍了肌红蛋白的结构和功能,以及纳米金和碳纳米管的研究应用。
第二章基于纳米金和碳纳米管复合材料固定肌红蛋白生物传感器的研究
合成碳纳米管和纳米金的复合纳米材料,利用纳米粒子与Mb的相互作用构建了生物传感器。用SEM表征了复合纳米的形貌。UV-Vis谱显示吸附到GNPs/MWNTs/GC电极上的Mb保持了其活性。Mb在复合纳米修饰电极上实现了直接电化学,在pH=6.0的PBS溶液中出现一对峰形良好、准可逆的氧化还原峰,E0=-0.35V。并且Mb/GNPs/MWNTs/GC修饰电极实现了对H2O2的检测。
第三章新型NH2/ITO离子注入电极的研制、表征及其在生物电化学中的应用
用离子注入技术,将NH2+注入ITO表面,制成NH2/ITO电极。首次将羧基化的MWNTs修饰到NH2/ITO离子注入电极表面,由于电极表面的氨基和MWNTs表面的羧基相互作用,从而使MWNTs比较牢固的吸附在电极表面。在pH=5.96的溶液中,Mb带正电,通过静电吸引作用被吸附到带负电的碳纳米管的表面,从而构成Mb/MWNTs/NH2/ITO修饰电极。Mb在此电极上实现了直接电化学。该生物传感器对H2O2实现了灵敏的检测,线性范围是9.0×10-7.9.2×10-5 M,检测限是9.0×10-7M。
第四章纳米金修饰的NH2/ITO离子注入电极上肌红蛋白电化学行为的研究
用离子注入技术,将NH2+注入ITO表面,制成NH2/ITO电极。离子注入的离子源选择为甲胺CH3NH2(分析纯):注入条件选择为室温下能量100KeV,电流密度1.5μA/c㎡,压力4.0×10-4Pa;注入量1.0×1016ions/c㎡。用傅里叶红外光谱、SEM和AFM对离子注入NH2/ITO电极表面进行表征,发现注入的NH2+保持了有机官能团-NH2的特性。结合纳米技术,制成GNPs/NH2/ITO电极。将Mb修饰到该电极上制成Hb/GNPs/NH2/ITO电极,实现了Mb的直接电化学,并对H2O2进行了测定,线性范围是6.5×10-7-6.0×10-5 M,检测限是6.5×10-7M