基于Mn-SOD模拟酶的新型超氧阴离子电化学传感器的构建及性能研究

作     者：武聪 

作者单位：河北科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任聚杰;赵斌

授予年度：2018年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：活性氧 模拟酶 超氧阴离子 纳米材料 电化学传感器 

摘      要：活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)作为细胞内重要的活性分子,在人体内不但发挥着信号传导的作用,而且具有调节人体内DNA损伤、控制蛋白质合成和影响细胞凋亡等重要功能。然而,当细胞内ROS积累过多则会导致各种疾病的发生,如神经退行性疾病、阿尔茨海默病、自身免疫性疾病和癌症。因此,深入探究ROS等活性物质的信号传导作用及其在临床疾病诊断中的作用机理,完成对ROS的准确测量具有十分重要的意义。O是多种活性氧中最为活跃的一个,能够参与到多种生理和病理过程中,因此,检测生物体内O含量是非常必要的。电化学传感器具有制备过程简单、易于操作、响应速度快、成本低廉、可用于实时监测等优点,得到了研究者们的极大的关注。本实验从模拟酶的角度出发,克服了天然酶成本高、易失活、提取困难的缺点,以纳米材料作为基底修饰材料,构建了几种O电化学传感器,具体内容如下:1)以硫酸锰和L-半胱氨酸为原料合成了锰-半胱氨酸(Mn-Cys)配合物,采用滴涂法将Mn-Cys固定到修饰有金纳米粒子(AuNPs)的玻碳电极(GCE)表面,制备了一种O电化学传感器。在最佳的实验条件下,由于Mn-Cys的催化作用,修饰电极在测试过程中能够明显的区分出O和HO的还原峰位置,分别为-0.3 V和-0.66 V,传感器的灵敏度为1.81×10μA·mM·cm,检出限为1.27μM(S/N=3)。2)以电化学还原氧化石墨烯(ERGO)和锰卟啉(MnTPPCL)为修饰材料,制备了一种基于模拟酶的O电化学传感器,MnTPPCL和ERGO的存在对O的电化学还原表现出良好的催化性能,O的还原电位为-0.3 V。所制备传感器能够选择性地对O产生电流响应,此外,该传感器还具有好的重现性和稳定性,在最优实验条件下计算出灵敏度为22.2μA·m M·cm,检出限为3.97μM(S/N=3)。3)以多壁碳纳米管(MWCNTs)和金属锰的大环配合物(Mn-APB)作为电极的敏感材料,构建了一种O电化学传感器,由于Mn-APB和MWCNTs的协同效果,所制备的传感器对O的电化学还原表现出良好的催化作用。在最佳的实验条件下,所制备传感器具有良好的分析性能,灵敏度为140μA·mM·cm,检出限为3.75μM(S/N=3),此外,所制备传感器还具有良好的选择性、重现性和稳定性。