三种新型纳米材料修饰的电化学酶传感器研究

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肌氨酸(Sar)是一种潜在的前列腺癌生物标志物,通过电化学酶传感器的高效、灵敏、精确、简单、低成本等优点对体液中的微量Sar进行检测,能够达到对前列腺癌早发现早治疗的目的。乳酸(L-lactate)是人体组织厌氧代谢的中间产物,在疾病的诊断和治疗以及科学的体育管理中具有重要的意义,发展简便快速的L-lactate传感器可以实现实时获取L-lactate浓度的目的。本论文通过溶剂热法、光还原法、水热法等制备了三种具有优异催化效果的纳米电催化材料,构建了三种高效的电化学传感器。具体工作如下:1、用Fe3O4空心纳米球负载纳米铂(Pt)制备了Pt/Fe3O4纳米复合材料,通过原位聚合在Pt/Fe3O4表面生成聚苯胺,经高温碳化得到具有高催化活性的Pt/Fe3O4@C空心纳米复合材料。将此材料修饰于玻碳电极,分别制备了过氧化氢(H2O2)无酶传感器和Sar传感器。其中,H2O2无酶传感器的检测范围为0.001-6.0 m M,灵敏度高达19.16μA·m M-1(271μA·m M-1·cm-2),检出限(LOD)为0.6μM,Sar传感器的线性范围0.5-60μM,LOD为0.43μM。2、由于上述制备纳米材料的方法比较复杂,通过引入更简便的光还原法直接将纳米Pt还原在纳米二氧化钛(Ti O2)载体表面,并利用高分散纳米Pt修饰玻碳电极制备酶传感器。但是,由于Ti O2的导电性较差,制备的传感器的灵敏度不够高,对微量Sar检测较为困难,因此,将其用于含量较高的L-lactate的检测,所制备的L-lactate传感器的线性检测范围为0.003-0.7 m M,检出限为3μM。3、人体的L-lactate含量变动在1-30 m M,由于上述传感器线性范围太窄,不能直接用于汗液中L-lactate的实时检测。要延长传感器的线性范围,需要解决氧亏问题。因此通过过渡金属锰(Mn)对沸石咪唑酯骨架材料ZIF8为前驱体进行改性,制备了锰氮碳(Mn-NC)多孔纳米复合材料。将此材料修饰玻碳电极,分别制备了H2O2无酶传感器和L-lactate传感器。H2O2无酶传感器对H2O2的线性检测范围为0.5-8000μM,检出限为0.33μM,灵敏度为816μA·cm-2·m M-1。L-lactate传感器的线性范围为0.06-42 m M,检出限为0.06 m M。灵敏度为8.12μA·cm-2·m M-1。经过60天的稳定性检测,信号仅仅损失4.1%。
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