基于聚苯胺-石墨烯復合物的電化學生物傳感器的構(gòu)筑和性能研究.pdf

1、生物傳感器，作為一種測量準確、便攜、成本低廉、制備簡單的測定裝置，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到醫(yī)學、生物、水質(zhì)監(jiān)測等各個領(lǐng)域，受到越來越多的重視。本文主要以聚苯胺、石墨烯及其復合物為載體構(gòu)筑葡萄糖和酚類電化學生物傳感器，并對兩種生物傳感器的性能以及聚苯胺的形貌和性能進行研究。
　　采用循環(huán)伏安法，在含有石墨烯的苯胺溶液中原位聚合苯胺，制備聚苯胺-石墨烯納米復合物，并以該復合物為載體，構(gòu)筑基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖生物傳感器。分別采用掃描電子顯微

2、鏡、循環(huán)伏安法和電化學阻抗譜對該生物傳感器的形貌和性能進行表征。通過測定不同pH和工作電位下該傳感器對一定濃度葡萄糖溶液的安培響應(yīng)，確定其最優(yōu)測試條件（最優(yōu)pH和工作電位）。在最優(yōu)條件下，該生物傳感器測定葡萄糖的線性范圍為10.0μM-1.48 mM(R2=0.9988)，靈敏度為22.1μAmM-1 cm-2，檢測下限為2.769μM(S/N=3)，表觀米氏常數(shù)（KαM）為3.26mM。研究了該生物傳感器對甘氨酸、D-半乳糖、尿素、L

3、-苯丙氨酸、抗壞血酸以及L-酪氨酸這些血液中共存的物質(zhì)的抗干擾性。結(jié)果表明，該生物傳感器的選擇性和靈敏度高，能夠用于人體血糖的檢測。
　　聚苯胺，作為一種酶的固定材料，其形貌對生物傳感器的性能有較大影響，因此對其形貌和性能做了比較系統(tǒng)的研究。采用循環(huán)伏安法，通過控制苯胺濃度和掃描速率制備了八種不同聚合條件的聚苯胺。掃描電子顯微鏡結(jié)果表明，隨著聚合條件的改變，聚苯胺可能呈花瓣形、海膽形、棒狀納米結(jié)構(gòu)，因此可通過控制聚合條件達到聚苯胺

4、形貌可控的目的。紫外-可見光譜和紅外光譜結(jié)果表明，聚合條件變化對聚苯胺的電子結(jié)構(gòu)和化學結(jié)構(gòu)影響較小，但對其氧化程度稍有影響。X-射線衍射光譜結(jié)果表明，所制備的聚苯胺為高摻雜度的半結(jié)晶的聚苯胺鹽，且掃描速率一定時，聚苯胺的相對結(jié)晶度隨著苯胺濃度的增加而增加，而掃描速率對聚苯胺相對結(jié)晶度的影響則較小。
　　此外，以石墨烯或聚丙烯腈-石墨烯復合物作為多酚氧化酶的固定和負載材料，采用滴涂法制備了兩種類型的酚類生物傳感器。對于聚丙烯腈-石墨

5、烯/殼聚糖-多酚氧化酶生物傳感器，研究了電極材料對生物傳感器性能的影響。安培測定結(jié)果表明采用玻碳電極構(gòu)筑的生物傳感器的靈敏度(6.079μAμM-1 cm-2)要高于采用鉑電極構(gòu)筑的傳感器的靈敏度(1.455μAμM-1 cm-2)，因此玻碳電極更適合用于構(gòu)筑酚類生物傳感器。對于石墨烯-殼聚糖-多酚氧化酶生物傳感器，研究了殼聚糖溶液的pH對所構(gòu)筑生物傳感器性能的影響。發(fā)現(xiàn)該傳感器的響應(yīng)電流大小受多酚氧化酶活性和石墨烯分散性的雙重影響，其