纤维素膜基比色试纸的设计及其在生物传感领域的应用

作     者：丁寅莹 

作者单位：武汉工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗晓刚

授予年度：2023年

学科分类：082903[工学-林产化学加工工程] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 082201[工学-制浆造纸工程] 0802[工学-机械工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：纤维素膜 比色传感器 生物传感器 生物活性试纸 比色检测试纸 

摘      要：纤维素是地球上最丰富的可再生聚合物之一,它作为植物和一些藻类物种的细胞壁以及细菌分泌的生物膜的主要结构。除作为潜在的可持续材料,因纤维素具有独特的多维结构而拥有多种功能。本文以纤维素膜为基材,通过化学修饰后引入活性生物酶,制备成具有生物活性的纤维素膜基比色试纸,以实现在水生环境中的有毒有害物质的及时检测。主要内容如下:(1)以纤维素膜为载体,成功羧基化改性将纤维素结构中伯羟基氧化为羧基,得到羧基化纤维素膜。使用EDC/NHS活化法将羧基活化为酯基,通过简单的界面共价键脱水缩合,将乙酰胆碱酯酶成功固定在羧基化纤维素膜表面。通过扫描电镜展现了纤维素纯膜、羧基化纤维素膜、载酶纤维素膜的表面形貌与特征。使用能谱扫描仪、红外光谱等表征分析了三种膜的表面元素构成和官能团类型。设计了一系列应用实验,包括ACTh浓度的优化、有机磷农药标准溶液检测、检测时间的探究、实际水样中有机磷农药的检测、选择性测试、保质期测试和纸基实验对比,系统研究了纤维素膜基比色试纸对环境水样中有机磷农药的检测能力。(2)以纤维素膜为载体,使用高碘酸钠氧化法成功将纤维素结构C2、C3位的羟基氧化为醛基,得到氧化纤维素膜。通过席夫碱反应将辣根过氧化物酶成功固定在羧基化纤维素膜表面。通过扫描电镜展现了纤维素纯膜、氧化纤维素膜、载酶纤维素膜的表面形貌与特征。通过能谱扫描仪、红外光谱等表征分析了三种膜的表面元素构成和官能团类型。设计了一系列应用实验,包括ACTh浓度的优化、邻苯二酚和间苯二酚标准溶液检测、检测时间的探究、实际水样中邻苯二酚和间苯二酚的检测实验,系统研究了纤维素膜基比色试纸对环境水样中邻苯二酚和间苯二酚的检测能力。总之,本论文研究的纤维素膜基比色试纸具有较好的稳定性、及时检测性,在生物传感和环境监测领域具有广阔的应用前景。