羥基磷灰石納米線-還原氧化石墨烯-納米金復合材料基生物傳感器的制備及應用研究.pdf

1、羥基磷灰石憑借其具有良好的生物活性和生物相容性逐漸在骨組織工程領域占有一席之地。另外，羥基磷灰石的形貌、尺寸和成分組成在生物化學反應中也有著重要的作用，所以該材料在生物傳感器中的應用也是一個倍受關注的課題。本課題在不添加任何有機相且不借助任何表面活性劑或模板的前提下，通過水熱反應直接制備出了羥基磷灰石微球和羥基磷灰石納米線，同時探究了反應條件對羥基磷灰石生長形貌的影響。石墨烯是只有一個碳原子層厚度的準二維材料，具有化學穩(wěn)定性好、比表面積

2、大、電化學性能優(yōu)異的特點，是制作生物傳感器理想的熱門材料，廣泛應用于電化學領域。納米金(AuNPs)又稱膠體金，除具有比表面積大、比表面反應活性高、有宏觀量子隧道等納米材料共有的性質外，還具有良好的親水性能，能與多種生物大分子結合并保持其生物活性，因此在傳感器的制備領域應用廣泛。
　　本實驗通過改變pH值、氧化石墨烯的添加量來控制得到的羥基磷灰石納米線/還原氧化石墨烯/納米金復合材料的形貌與電化學性能。實驗表明，在水熱反應之前進行

3、的對pH的調節(jié)、氧化石墨烯的添加對羥基磷灰石晶體的生長具有關鍵性作用。在特定的反應條件下，主要有羥基磷灰石微球和羥基磷灰石納米線兩種典型形貌的產(chǎn)物產(chǎn)生。利用水熱反應法制備的復合材料修飾玻碳電極，利用修飾好的電極作為工作電極制備出尿酸酶生物傳感器和抗化血酸氧化酶生物傳感器，該酶生物傳感器在電化學性能檢測方面具有優(yōu)異的性能。本課題實驗內容和研究結果概括如下:
　　1.羥基磷灰石納米線/氧化還原石墨烯/納米金復合材料的制備
　　本

4、實驗采用簡單的水熱法，以磷酸氫二鈉和氯化鈣為原料，在鈣磷比為5∶3的條件下進行反應。在水熱反應之前加入適量的氧化石墨烯溶液和膠體金，通過調控pH值、氧化石墨烯的添加量等影響因素，在形核溫度為4℃、氧化石墨烯添加量5ml、pH=4.5和反應溫度為140℃的條件下制備得到了羥基磷灰石納米線/氧化還原石墨烯/納米金復合材料。
　　2.尿酸酶生物傳感器對尿酸的電化學檢測
　　利用水熱法一步制備出的羥基磷灰石納米線/氧化還原石墨烯/納

5、米金復合材料作為電極修飾材料，制備出尿酸酶生物傳感器，該尿酸酶生物傳感器充分利用了石墨烯和金納米顆粒良好導電特性和電催化活性、羥基磷灰石納米線優(yōu)異的生物相容性和大的比表面積，能夠快速、靈敏、準確的對尿酸進行檢測。實驗結果表明:該尿酸酶生物傳感器具有較高的靈敏度、低的檢測限和較大的線性檢測范圍（線性檢測范圍為1.95×-5-5.0×10-3mol/L，靈敏度為1.5949×10-2A/moL，檢出限為3.9×10-6mol L-1(S/N

6、=3)，抗干擾性能優(yōu)異，能夠在葡萄糖、尿素、多巴胺、抗化血酸等干擾物質存在的情況下特異性檢測尿酸，且重復性好）。
　　3.抗壞血酸氧化酶生物傳感器對抗壞血酸的電化學檢測
　　利用水熱法一步制備出的羥基磷灰石納米線/氧化還原石墨烯/納米金復合材料作為電極修飾材料，制備出了抗壞血酸氧化酶生物傳感器，該抗壞血酸氧化酶生物傳感器充分利用了石墨烯和金納米顆粒良好導電特性和電催化活性、羥基磷灰石納米線優(yōu)異的生物相容性和大的比表面積，能夠