基于絲網印刷技術的生物傳感器的研究

基于絲網印刷技術的生物傳感器的研究

作者:師大云端圖書館 時間:2015-11-21 分類:博士論文 喜歡:829
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【摘要】摘要:在生物醫學檢測、臨床診斷以及環境分析等領域一直尋求一種快速、準確、廉價及簡便的分析方法,而電化學生物傳感器具有操作簡單、制作成本低以及能用于實時檢測等特點,尤其是基于絲網印刷技術的電化學生物傳感器能實現大批量工業生產、制作簡單、測量快速準確,適合醫學床旁檢測(POCT)。因此,本論文基于絲網印刷技術,主要開展了以下工作:(1)探討了絲網印刷工藝中網版的制備、碳漿印刷等工藝過程對絲網印刷電極性能的影響,并確定了最佳的工藝條件,通過測定不同批次電極的電阻對電極進行表征,確定絲網印刷電極的質控方法,并利用循環伏安技術(CV)對電極進行電化學測試。發現鐵氰化鉀(K3[Fe(CN)6])在絲網印刷電極表面能進行較好的氧化還原反應,電極具有較好的電子傳遞性能。(2)構建了雙工作絲網印刷電極,利用含有葡萄糖氧化酶的酶漿印制的酶工作電極檢測催化葡萄糖氧化的電流和干擾電流,利用非酶工作電極來測定氧化還原物質干擾電流,而該雙工作電極的電流差值即為葡萄糖的氧化電流,該電極具有較好的抗干擾性能。當葡萄糖濃度在0.5-50mmol·L-1時,其濃度(C)與雙工作電極的電流差值(△i)成正比,其線性方程為△i(μA)=0.69C(mmol·L-1)+0.24(R=0.9986),檢測限為0.05mmol.L-1(S/N=3)。已成功應用于血糖實際樣品的檢測,與市售生化儀結果一致。該傳感器具有較好的重現性和穩定性,在3個月后酶的活性保持原來的98%。同時,還可應用于尿酸的檢測,發現當尿酸氧化酶修飾電極后,酶電極的響應電流與尿酸濃度(5μmol·L-1-10mmol·L-1)成正比,檢出限是1μmol·L-1,且在實際樣本的測試時具有較好的回收率。該方法制備的傳感器具有較好的選擇性和靈敏度,為絲網印刷電極生物傳感器的實際應用提供了依據。(3)制備了摻雜二茂鐵甲醇(Fc-OH)的絲網印刷電極,以Fc-OH作為氧化劑,研究了尿酸(UA)在絲網印刷電極的電化學氧化行為,建立了一種新的用于檢測UA的方法。該方法無需使用尿酸氧化酶,且能提高傳感器的靈敏度,并且利用抗壞血酸氧化酶催化抗壞血酸(AA)的氧化來排除血液中AA的影響。利用計時電流法(I-t)測試0.3V處的氧化峰電流與UA濃度在10μmol·L-1-1.5mmol·L-1的范圍內的線性關系,檢出限為5μmol·L-1。該電極制作簡單,重現性好,能有效的排除AA、對乙酰氨基酚(ACP)等的干擾,并成功應用于實際樣品中UA的檢測。(4)制備了一種肌酐水解酶,肌酸氧化酶,肌氨酸氧化酶和辣根過氧化物酶修飾的摻雜二茂鐵甲醇(Fc-OH)肌酐絲網印刷電極生物傳感器。以Fc-OH作為催化劑,研究了肌酐在絲網印刷電極的電化學氧化行為,建立了一種新的用于檢測肌酐的電化學方法,探索了樣本加載后靜置不同時間對測試結果的影響,通過計時電流法(I-t)測試肌酐濃度在5μmol·L-1-1mmol·L-1的范圍內,肌酐傳感器還原電流與肌酐濃度呈現較好的線性關系,檢出限為2.4μmol·L-1,并研究了傳感器對肌酐響應的選擇性、特異性和穩定性,并應用于實際全血樣本的測試,其檢測結果與自動生化分析儀所得的數據高度一致。(5)制備了摻雜亞鐵氰化鉀(K4[Fe(CN)6])的尿素氮傳感器,以K4[Fe(CN)6]作為電子傳遞劑,還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH).脲酶和谷氨酸脫氫酶與尿素氮(UN)反應,研究了UN在絲網印刷電極的電化學行為,建立了一種檢測UN新的方法。研究了尿素氮傳感器反應的機理,討論了pH、溫度、電位、反應靜置時間、NADH和金屬離子對尿素氮傳感器的影響,采用計時電流法(I-t)測試0.2V處的氧化電流,發現:UN濃度在50μmol·L-1-40mmol·L-1的范圍內,與電流呈較好的線性關系,檢出限為12μmol·L-1。且該傳感器能有效的排除谷胱甘肽(GSH)、抗壞血酸(AA)、尿酸(UA)和對乙酰氨基酚(ACP)的干擾,具有穩定性和重現性好等優點,成功應用于實際樣品血尿素氮(BUN)的檢測。
【作者】陳平;
【導師】劉又年;
【作者基本信息】中南大學,應用化學,2013,博士
【關鍵詞】電化學;生物傳感器;絲網印刷電極;二茂鐵甲醇;

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