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应用于免疫检测的电化学传感器研究

2020-12-16阅读(548)

应用于免疫检测的电化学传感器研究

论文摘要

电化学传感器是基于电化学的原理和待检测物质的电化学特性来进行测试的,它对于微量物质的检测具有非常灵敏的特性。用电化学方法检测抗原抗体的作用,可以为疾病诊断、环境毒素检测以及药物筛选等提供实时有效的检测结果。论文对应用于免疫检测的电化学传感器开展了多方面研究：1、多通道片上集成的电化学传感器芯片新结构研究根据微电极电化学理论和免疫检测的要求,设计制作了一种以同心圆方式排列的多通道片上集成的电化学芯片新型结构,并研究了不圆盘工作电极尺度、不同对电极弧度及半径对于传感器信号的作用,得到了优化的高灵敏度集成芯片。工作电极大小相同时,弧度为3π/2的辅助电极具有最大的峰值电流,峰值增加达35%；峰值电流随辅助电极半径的增大而增大。工作电极半径为500μm、辅助电极半径为200μm、弧度为3π/2时,氧化峰值达到了2.14μA。2、电极表面纳米结构改性研究根据Au与Cu在高温下剧烈扩散的理论,通过退火工艺实现了表面纳米结构的金电极,研究了不同温度和时间下纳米结构的形成。当纳米结构尺度在100-200nm时,与同面积的平面电极相比,其峰值电流增加0.5μA,其峰值电流随扫描速率的平方根成线性关系,具有很好的法拉第电流特性。拟合线性度方差R2=0.9992,斜率是9.1935,高于裸电极的线性拟合斜率8.4633。此结构电极的电化学响应随扫描速率增加更灵敏。3、碳纳米材料表面修饰的电极研究利用SAM自组装方法将纳米材料SGNF （Stacked graphene nanofibers）修饰到电极上,构成SGNF/SAM/Au纳米修饰电极。对器件的电化学特性表征表明,SGNF/SAM/Au电极有比Au电极和Graphite/SAM/Au电极更大的峰值电流,达到4.4μA; SGNF/SAM/Au电极的峰值电流与扫描速率的平方根的线性方差是R2=0.9968,具有非常好的线性度。说明这种结构的电极信噪比很高,循环伏安曲线主要由法拉第电流构成。其线性拟合斜率为10.638。相比于裸电极和表面具有纳米结构的电极的线性拟合斜率更大,表明这种结构的电极对电化学扫描速率频率的作用更加灵敏。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 研究背景和研究意义
  • 1.2 生物传感器
  • 1.3 电化学传感器研究
  • 1.4 纳米材料与电化学传感器
  • 1.5 本论文研究目标和研究内容
  • 参考文献
  • 第2章 电化学理论基础及集成三电极芯片设计
  • 2.1 微电极扩散理论
  • 2.1.1 时间常数和IR降
  • 2.1.2 微电极的扩散模型
  • 2.2 微电极阵列
  • 2.3 集成三电极体系阵列电极设计
  • 2.3.1 片上集成三电极体系微电极芯片
  • 2.3.2 集成三电极体系的微电极阵列芯片设计
  • 2.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第3章 集成三电极体系芯片的制作与表征
  • 3.1 集成芯片制作与封装
  • 3.2 芯片的电化学表征
  • 3.2.1 实验测试
  • 3.2.2 结果与讨论
  • 3.3 优化后电极设计及封装方法改进
  • 3.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第4章 纳米电极的研究
  • 4.1 纳米电极的发展前景
  • 4.2 表面具有纳米结构的电极制作和研究
  • 4.2.1 纳米结构金电极的制作
  • 4.2.2 纳米结构金电极电化学表征
  • 4.3 碳纳米材料自组装修饰金电极的研究
  • 4.3.1 纳米材料对于电极的修饰
  • 4.3.2 纳米材料修饰电极的电化学表征
  • 4.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第5章 结论
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的论文和专利申请

    • 相关论文文献

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