集成化金膜阵列电极的制作研究

以聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术在FR-4玻璃纤维版上制作了由6个金膜工作电极(1 mm×2 mm)、1个大面积金膜对电极(2 mm×13 mm)和1个厚膜Ag/AgCl参比电极构成的集成化金膜阵列电极系统,并利用电化学手段对阵列电极系统进行了考察。研究结果表明,K3Fe(CN)6在厚膜Ag/AgCl/1.0 mol/L NaCl参比电极上的式电位与商业Ag/AgCl/3.0 mol/L NaCl参比电极相差0.067 V;参比电极放置1个月后,测量电位未发生明显变化。利用扫描电化学显微镜对工作电极表面平整度进行考察,结果表明工作电极表面具有较好的平整度。通过测量H2SO4还原峰面积评价了工作电极电化学面积的批内、批间一致性;通过K3Fe(CN)6在电极上的Ipa/Ipc比值评价了工作电极电化学特性的批内、批间一致性。结果表明,阵列电极面积和电化学特性具有良好的批内和批间一致性。对集成化金膜阵列电极系统的研究结果表明,聚乙烯不干胶掩膜版法结合金属溅射沉积技术制作的阵列电极能够满足电化学电极的要求,可作为电化学生物传感器的基础电极。     

基于“Click”反应耦合酶的高灵敏葡萄糖生物传感器的研究

采用葡萄糖氧化酶（GOD）为模板,利用"Click"反应固定,构建了新型葡萄糖生物传感器。首先,将碳纳米管叠氮化,并将GOD炔基化;在Cu⁺的催化作用下,两者发生"Click"反应;在Nafion的作用下固定在玻碳电极表面,制得葡萄糖生物传感器。采用傅里叶红外光谱（FTIR）法对碳纳米管"Click"反应前后的性质进行了表征。采用循环伏安法和计时电流法考察了电极的电化学行为,并对传感器的性能进行了详细研究。结果表明:在优化的实验条件下,此电极对葡萄糖有明显的催化作用,电流与葡萄糖的浓度在6.0×10-7～1.4×10-3 mol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限达2.0×10^-7mol/L。此传感器具有良好的灵敏度、稳定性和重现性。对血清样品中的葡萄糖进行检测,结果令人满意。     

基于碳纳米管修饰电极的胆碱电化学发光生物传感器研制

在碳纳米管(CNTs)和K3Fe(CN)6修饰的铂电极上吸附固定胆碱氧化酶,以鲁米诺为发光试剂,研制了胆碱电化学发光(ECL)生物传感器。CNTs可有效提高电极表面的电荷传输能力、提高电极表面的生物相容性和对酶分子的固载能力;K3Fe(CN)6对酶活性具有激活作用,同时对H2O2增敏的鲁米诺ECL有增强作用,均有利于提高传感器的检测灵敏度。研究表明,将CNTs分散液与K3Fe(CN)6混合,滴涂修饰在Pt电极上,吸附固定胆碱氧化酶,制备传感器。此传感器在含有8×10-6mol/L鲁米诺的磷酸盐缓冲液(pH7.4)、30℃条件下产生的ECL强度与胆碱浓度在1×10-7～4×10-3mol/L范围内呈线性关系,相关系数为0.994,检出限为1.2×10-8 mol/L。此生物传感器应用于鼠血样中胆碱的测定,测得结果为2.68 mg/L,平均回收率为101.1%。传感器具有快速、稳定和重现性好等特点,有望应用于常规分析。     

基于主客体识别技术构建的DNA电化学传感识别灯塔

传统的电化学DNA生物传感技术通常包括以下3个步骤,即电极表面探针DNA的固定、固液两相间DNA的杂交反应和电化学信号的读出,由于探针和目标序列的杂交过程发生在两相间,所以降低了杂交效率.在此,我们基于主客体识别和分子信标技术,设计了一种新型的电化学DNA传感器,可实现DNA在均一水相中的杂交反应,然后杂交体被捕获到电极表面进行电化学检测,具有高的灵敏度和选择性.     

递质氨基酸的毛细管电泳-安培检测

研究了毛细管电泳安培检测氨基酸的方法。氨基酸用萘 -2,3 -二羧醛 (NDA)衍生为电活性物质。碳纤维电极采用1.5V ,30s固定电压电化学预处理 ,检测结果令人满意。作者还对最佳衍生反应条件 ,电极预处理条件对氨基酸衍生物电化学行为的影响进行了研究。该法对谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、γ -氨基丁酸的检出限分别为2.5×10-7、2.5×10-7、5.0×10-8、2.5×10-7 mol/L。     

多巴胺在电沉积石墨烯修饰碳分子线电极上的电化学测定

以分子线二苯乙炔为修饰剂和粘合剂制备了一种新型的碳糊电极-碳分子线电极(CMWE),并以其为基底电极采用电化学还原法将石墨烯(GR)沉积到CMWE表面得到电沉积石墨烯修饰碳分子线电极(GR/CMWE)。考察了多巴胺(DA)在该修饰电极上的电化学行为。实验结果显示DA在GR/CMWE上出现了1对峰形良好的氧化还原峰,与裸电极相比,该氧化还原峰的电流增大,峰电位差减小,表明修饰电极对DA的电化学反应有催化作用。在最佳实验条件下峰电流与DA浓度在8.0×10-7~2.0×10-3mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(3σ)为2.55×10-7mol/L。将该电极用于多巴胺注射液样品的检测,结果满意。     

新型磁性纳米电化学DNA生物传感器的研究

利用高分子磁性纳米粒子有效地将磁性分离、富集和化学修饰电极的电化学检测相结合,构建以亚甲基蓝为嵌入式杂交指示剂的电化学DNA生物传感器.此传感器对碱基错配的序列有较好的选择性.传感器对目标序列的响应在1×10-13～1×10-6 mol/L范围内呈线性关系;检出限为4.3×10-14 mol/L.这种新型的高分子磁性纳米粒子电化学DNA生物传感器具有高的灵敏度,其线性范围宽,成本低,为DNA的痕量分析提供了一种新的思路.     

纳米阵列电极研究进展

从纳米阵列电极的制作、基本原理和应用 3方面综述了纳米阵列电极的研究进展。着重阐述了模板法和自组装法制作纳米阵列电极的具体过程以及纳米阵列电极的扩散电流理论 ,对纳米阵列电极在生物传感器、电化学动力学、电化学分析等方面的应用作了介绍     

基于铂镍铁金属纳米花颗粒/碳纳米片复合材料的克伦特罗电化学传感器的研制

以1,2-二羟基十六烷作为反应介质,油胺和油酸作为还原剂,制备出8～13 nm的PtNiFe三金属纳米花颗粒,并以石墨棒作为碳源,通过高温淬火制得碳纳米片;将三金属纳米花颗粒吸附在碳纳米片的表面,并将其修饰到玻碳电极表面,制备了盐酸克伦特罗电化学传感器,用于动物代谢中的盐酸克伦特罗残留量的直接电化学检测。探讨了测试底液、富集电位以及富集时间等实验条件对传感器性能的影响。结果表明,在电位为0.4 V条件下,传感器检测盐酸克伦特罗的线性范围为1.9×10"7～4.9×10"2mol/L;检出限为6×10"8mol/L。此传感器选择性好、灵敏度高,具有良好的重现性和稳定性。     

新颖的TiO2@C核壳结构纳米纤维阵列电极制备及其在电化学传感器中的应用

本文提出以金属钛为基底, 在丙酮蒸气和无催化剂条件下, 通过高温反应, 直接在金属钛片上一步合成出具有核壳结构的TiO2@C纳米纤维阵列. 由于TiO2@C纳米纤维阵列在金属钛片上分布均一, 与金属钛基底有良好的结合力和电接触性能, 可直接作为电化学传感器电极. 进一步的电化学检测表明, 该电极对铁氰化钾及多巴胺等物质有良好的电化学响应, 对多巴胺检测灵敏度高, 响应的线性范围为1.0×10-7~1.0×10-4 mol/L, 检测限达2.45×10-8 mol/L. 该电极有望在生物传感、环境分析及药物分析等领域发挥重要作用.     

基于适配体的石墨烯修饰玻碳电极检测卡那霉素

建立了一种基于适配体和石墨烯修饰玻碳电极检测卡那霉素的方法。卡那霉素适配体(Kanaaptamer)可以吸附在石墨烯(Gr)修饰的电极表面,从而阻碍电化学探针[Fe(CN)6]3-/4-与电极表面的电子传递,然而与含有卡那霉素的样品反应后,卡那霉素能与适配体结合并使其从电极上置换脱落,对界面电子传递的阻碍作用降低,探针的电化学信号得到恢复。通过循环伏安法和原子力显微镜法对该过程进行了表征。该原理被用于对卡那霉素进行电化学检测,结果表明:在优化条件下,用差分脉冲伏安法(DPV)检测卡那霉素时,其线性范围为1×10-6~1×10-5mol/L,检出限为5×10-7mol/L。该方法应用于牛奶样品中卡那霉素的检测,结果满意。     

基于树状高分子固定DNA的电化学生物传感器的研究

用电化学氧化法使玻碳电极表面氧化生成羧基,利用偶联活化试剂将1.0G树状高分子(PAMAM)固定在玻碳电极表面,并通过共价结合固定ssDNA。以亚甲基蓝为指示剂,采用循环伏安法、示差脉冲伏安法等电化学方法对DNA电化学生物传感器进行了表征。结果发现,通过亚甲基蓝与双链dsDNA作用的氧化还原电流的变化,可以识别和定量检测溶液中互补的ssDNA片段。经过条件优化,本法测定DNA的浓度线性范围为2×10-9～2×10-7mol/L,检出限为1×10-9mol/L。     

碳纳米管传感器方波伏安法检测环境水样中的百草枯

制备了多壁碳纳米管修饰玻碳电极,采用循环伏安法等方法研究了农药百草枯在修饰电极上的电化学特性,建立了一种新的检测百草枯的电化学分析方法。在最佳实验条件下,用方波伏安法检测百草枯,其响应电流与百草枯的浓度在5.38×10-7~2.37×10-4mol/L范围内有很好的线性关系,检出限为5.0×10-7mol/L。用此方法检测了环境水样中的百草枯。     

香兰素在电活化玻碳电极上的电化学行为及其伏安法测定

制备了电活化玻碳电极,并考察香兰素在该电极上的电化学行为。在优化的实验条件下,香兰素在该电极上有良好的电化学响应,其浓度在1.0×10-6～2.0×10-4mol.L-1范围内与氧化峰电流呈良好的线性关系。检测限(S/N=3)为6.7×10-7 mol.L-1。香兰素于电活化玻碳电极表面发生的电极反应是扩散控制的2电子2质子转移过程。该方法操作简便,重现性较好,并应用此法分析了巧克力中香兰素的含量。     

邻苯二酚紫修饰电极示差脉冲伏安法测定水中铝

利用吸附的方法在热解石墨电极上制得邻苯二酚紫(PCV)修饰电极。在NH~3.H~2O-NH~4Cl底液(pH8.5)中,该电极具有很好的电化学活性,其示差脉冲氧化峰电位为E~p~a=+80mV。对铝进行检测,只是峰电流降低,而峰电位不变,氧化峰电流的降低值与铝浓度在1×10^-^8-1×10^-^7mol.dm^-^3和1×10^-^7-1×10^-^6mol.dm^-^3范围内成正比,检测限为5×10^-^9mol.dm^-^3,标准偏差为5.0%(4×10^-^8mol.dm^-^3Al,n=8),对实际水样进行测定,结果令人满意。对其检测机理进行了研究后认为:(1)PCV修饰电极表面是PCV单分子层吸附,具有很好的电化学活性;(2)铝与PCV在电极表面形成一1:3的配合物,该配合物在修饰电极上本身没有电化学活性,仅覆盖住原有的PCV电活性点,从而使峰电流降低,而峰电位没有变化;因此,在有铝和无铝时,电极过程没有变化,都对应于PCV的电化学行为。我们用电化学方法、扫描电镜、X射线光电子能谱和X射线荧光光谱法对此进行了证明。     

电流型电化学遥测系统的研制与应用

研制了一种微型嵌入式遥测系统,并利用此系统实现了电化学传感检测。遥测系统的输出电压范围为-0.5~0.5 V,分辨率<1 mV；电流检测范围为-1~1μA,最小分辨率为0.2 nA。此遥测系统是基于ADuCM360微处理器设计的,包括恒电位仪、电流检测模块和无线模块,尺寸大小为24 mm ×13 mm ×11 mm。利用LabVIEW开发上位机软件,用于数据存储和实时显示。为了验证该系统的精度和可靠性,对系统进行了电学性能测试。应用遥测系统检测不同浓度抗坏血酸溶液的电流响应,电极施加的工作电位为30 mV,在浓度范围50~300μmol/L 内,抗坏血酸电极的电流响应与其浓度呈现良好的线性关系,线性方程为I(nA)=2.98CAA(μmol/L)-137.39,线性相关系数R2=0.984。并以脑缺血模型为例,探索了仪器在活体动物研究中的适用性。结果表明,该系统可用于相关动物模型的研究。     

基于单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的电化学生物传感器

结合DNA酶优异的氧化还原催化特性和碳纳米管的电化学特性, 制备了单壁碳纳米管-DNA酶复合材料, 并通过壳聚糖将其固定到玻碳电极表面构建了电化学生物传感界面. 研究了单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的氧化还原反应催化特性, 并以此为传感平台构建了葡萄糖氧化酶电化学生物传感器. 结果表明, 单壁碳纳米管-DNA酶复合材料修饰的电极对过氧化氢的响应具有较宽的线性范围(5×10^-6~1×10^-2 mol/L)和良好的检测灵敏度(检出限为1×10^-6 mol/L). 采用制备的葡萄糖氧化酶传感器实现了对葡萄糖的快速灵敏检测.     

葡萄糖氧化酶在石墨烯-纳米氧化锌修饰玻碳电极上的直接电化学及对葡萄糖的生物传感

采用滴涂法和电沉积法制备了石墨烯/纳米氧化锌复合膜修饰玻碳电极,再将葡萄糖氧化酶固定在修饰电极表面制成了电化学生物传感器,用于葡萄糖的灵敏测定。用循环伏安法在-0.7～-0.1 V范围内研究了葡萄糖氧化酶在修饰电极上的直接电化学行为。结果表明,石墨烯/纳米氧化锌复合膜能很好地保持葡萄糖氧化酶的生物活性,并显著促进了其电化学过程。在0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH 7.0)中,固定在修饰电极上的葡萄糖氧化酶呈现出一对近乎可逆的氧化还原峰,并且对葡萄糖的氧化具有良好的催化作用。葡萄糖氧化酶在修饰电极上的电子转移常数ks为1.42 s-1,修饰电极对葡萄糖催化的米氏常数Kampp为14.2μmol/L。线性范围为2.5×10-6～1.5×10-3mol/L,检出限为2.4×10-7mol/L(S/N=3)。此修饰电极具有良好的导电性能、稳定性和重现性,可用于实际样品的分析测定。     

维生素K3在二茂铁修饰碳糊电极上的电化学行为及其测定

制备了二茂铁(Fc)修饰碳糊电极(Fc/CPE)并采用扫描电子显微镜(SEM)和电子能量散射谱(EDS)技术观察其表面形貌和分析其组成。采用循环伏安法(CV)和计时电量法(CC)研究了维生素K3(VK3)在该修饰电极上的电化学行为并计算了电极过程的动力学参数。Fc/CPE对VK3的电化学氧化还原具有良好的催化作用,VK3在该修饰电极上的电极反应为两电子、两质子参加的受扩散控制的可逆过程。采用差分脉冲伏安法(DPV)测得催化还原峰电流与VK3浓度在2.56×10-4～2.18×10-6mol/L范围内呈线性关系,检出限为1.6×10-7mol/L。方法可用于市售维生素K3注射液中VK3含量的测定。     

活化玻碳电极伏安法测定锰的研究

采用活化玻碳电极(GC)以伏安法对测定锰进行了研究。结果表明:沉积于电极表面的二氧化锰对锰(Ⅱ)的电化学氧化具有自催化作用,活化GC电极可极大地提高测定锰的灵敏度。在0.04mol LNH3 NH4Cl(pH9.0)底液中,锰浓度在6.0×10-8～1.0×10-5mol L范围内成线性关系,检出限为4.0×10-8mol L。用3×10-7mol L锰溶液重复测定9次,RSD为1.6%。