纳米材料修饰电极及其在蛋白质电分析化学中的应用研究

论文摘要

21世纪纳米技术引起了世界各国政府和科学界的高度关注,掀起了新一轮的技术浪潮,它已经成为人们关注的焦点、研究的重要领域,毫无疑问,“纳米科技革命”已经来临。当物质单位小到纳米量级时,会产生特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,其电学、磁学、光学和化学性质也相应的发生显著的变化,呈现出常规材料不具备的优越性能。因此,纳米微粒在催化、电子材料、微器件、增强材料及传感器材料等方面有着广阔的应用前景。电化学过程与电极材料的表面性质有关,如果将纳米材料修饰在电极的表面,基于其尺寸效应和介电限域效应等特性,能够增大电流响应,降低检测限,大大提高检测的灵敏度,可以用于许多微量的生物活体样品的分析。人类基因组序列分析提前完成后,蛋白质组学(proteome)研究引起了生命科学工作者的极大关注。近年来,在生物电化学领域中,对蛋白质的电化学性质研究引起了广泛的兴趣和重视。氧化还原蛋白质的直接电化学研究,对于理解和认识它们在生命体内的电子转移机制和生理作用具有重要意义。但迄今为止,只观察到少数氧化还原蛋白质在裸固体电极上表现出电化学活性。这主要是由于多数蛋白质的电活性基团被深埋在其多肽链的内部,很难与电极表面直接交换电子;蛋白质在电极表面的取向往往不利于其电活性基团与电极的电子交换;某些杂质在电极表面上的吸附或蛋白质本身的吸附变性可能阻碍它们与电极间的直接电子转移,得不到有效的电流响应,使其直接电化学研究受到很大的限制。纳米粒子的多孔结构能活化电极表面,加速蛋白质的活性中心与电极间的直接电子传递,同时最大限度的保持蛋白质的生物活性。将纳米技术应用于蛋白质的电分析化学研究,是一个崭新的领域,有利于原创性地建立一些新理论、新技术和新方法。涉及本课题研究的领域,在国际上正在突起,国内也刚刚起步,有许多基本理论、方法和应用问题亟待进行系统而深入的研究,进而为开拓这一新兴领域奠定基础。本论文工作努力实现将纳米技术,蛋白质和电分析化学三者结

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 第一节 纳米科技/材料
• 第二节 纳米材料修饰电极
• 第三节 蛋白质的电化学研究
• 第四节 本论文的工作及意义
• 参考文献
• 第二章 纳米ZnO修饰电极的制备及其对血红蛋白，细胞色素c的直接电化学研究
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器
• 2.2 试剂
• 2.3 纳米ZnO修饰电极的制备
• 3 结果与讨论
• 3.1 蛋白质在纳米ZnO修饰电极上的循环伏安响应
• 3.2 DPV响应和i-t响应
• 3.3 流动注射分析
• 4 结论
• 2修饰电极的制备及其用于肌红蛋白的电化学研究'>第三章 纳米SiO₂修饰电极的制备及其用于肌红蛋白的电化学研究
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器
• 2.2 试剂
• 2纳米粒子的制备'>2.3 SiO₂纳米粒子的制备
• 2/GC电极的制备'>2.4 玻碳电极的预处理以及纳米SiO₂/GC电极的制备
• 3 结果与讨论
• 2修饰电极上的电化学行为'>3.1 蛋白质在纳米SiO₂修饰电极上的电化学行为
• 3.2 pH值对传感器的影响
• 3.3 传感器的选择性
• 3.4 机理探讨
• 2/GC电极对肌红蛋白的响应'>3.5 流动注射体系中纳米SiO₂/GC电极对肌红蛋白的响应
• 3.6 传感器响应的线性范围、响应时间和稳定性
• 4 结论
• 第四章 纳米聚硫堇修饰电极的制备及其应用于流动注射体系检测血红蛋白的研究
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器
• 2.2 试剂
• 2.3 玻碳电极的预处理以及纳米PTn/GC电极的制备
• 2.4 血样的处理方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 纳米聚硫堇的表征
• 3.2 纳米聚硫堇的生物相容性
• 3.3 硫堇在玻碳电极上的电聚合
• 3.4 纳米聚硫堇的电化学活性
• 3.5 蛋白质在纳米聚硫堇修饰电极上的电化学行为
• 3.6 流动注射分析
• 3.7 线性范围，检出限和重现性
• 3.8 血样的测定
• 4 结论
• 附录：攻读硕士学位期间已发表及待发表论文
• 致谢