（分析化学专业论文）纳米修饰电极的制备及其应用于蛋白质电化学的研究.pdf

中文攘簧 纳米修饰电极的制备及其成用于蛋白质电化学的研究 摘要 2 1 世纪是纳米科技的时代。当物质小到纳米数攫级时，会产生独特的表面 效应、蒋积效应、量子足寸效痤和宏鼹鬟予隧道效应等，萁电学、磁学、光学秘 化学性质也桶应地发生显溪变化，呈现蹬常规材辩不其备的优越髋能，在催优、 电子材料、微器件、增强材料及传感器材料等方面有着广阔的应用前景。 蛋白质和酶等生物大分子是构成生命的主要綦元，参与完成生命体中的新 陈代落等许多鬟三瑾过程，阗辩在这些生禽过程中壤多骚自质和酶郝装经历龟予转 移过程，在飙氧化型和还原型之间相互转化。氧化还原蛋白质在电极上的电化学 研究是生物电化学界和生命科学界非常关注的研究问题。它的研究对于人们获得 蛋自爱纛酶熬热力学帮动力学洼囊，深入认识蛋鑫蒺鞠酶等生物大分子在生禽然 内的生理作用、电子传递艇应和机制以及开发新型生物传感器、新型生物燃料电 池等生物电子器件具有重鼹的理论和应用指导意义。因此，寻找更有效的方法实 城更多蛋自骏的直接逛化学、通过研究器臼矮的直接魄子转移以避一步揭示生物 体系氧住还琢过程的祝制、锈备往髓饶越稳定可靠戆第三代生物佟感器良满足熏 物医学、环境检测和工业快速分析的需鼷，必将成为这个领域的发展趋势。 将纳米材料修饰在电极表面，制得纳米修饰电极，由于纳米材料独特的比 淡嚣稷大、麓纯溪装毫、亲露力强等耱患，基于英尺寸效应帮夯亳浆装效应等黪 性，能增大修饰电极的电流响应，降低检测限，大大摊高检测的燹敏度，加速礞 囱质的活性中心与电极间的直接电子转移，同时最大限度地保持鬣自质的生物活 悭，可以 焉予诲多微量的生物活体样燕鹣分毒厅。将纳米技拳应蠲予爨自矮豹电化 学分辑研究，是一个崭新的领域，有剥于创新性璃建立一些新理论、耨技术和耨 方法。 本论文工作是导师念利通教授领撼的国家自然科学基金项目的部分工作内 餐，致力予磷镄薪鍪续米毒砉搴墨窝魏寒修聿拳毫辍( 毫纯攀簧惑嚣) ，戮藿子点、s i 0 2 簿多种纳米材料作为氧化还原蛋白质反应平台，构筑w 以加速蛋白质与电极间电 子转移过程的纳米材料修饰电极。以电化学方法作为主要研究手段，结合多种表 ，疰方法，探讨蛋皇蒺在纳张孛辛料修饰魄投上熬电耽学行为及电予镗递本质，溉驳 取了蛋自质瞧予转移的动力学参数，也为研制无介体的生物传感器提供了初步模 型。同时，积极开展蛋白质直接电化学的机理研究，建立血红蛋囱、肌红蛋白、 细胞色素c 的新型电化学检测方法，并将其应用于实际样品的检测，为生命科学 发其穗关领域鳕磅究摄莰谗多重要约分辑方法。本论文工作努力实凌将缀米壤 术、生命科学和电分析化学三者的有机结合。全文欺分五个部分： 巾文摘要 第一章绪论 综述了纳米技术与纳米材料发展概况、纳米材料在生物电化学中的应用、蛋 白质的电化学研究三部分。本章涉及纳米材料的特性、制备、表征等，着重介绍 了纳米材料在生物电分析方面的应用；综述了氧化还原蛋白质的电化学研究意义 和进展；详细综述了氧化还原蛋白质的直接电化学方法。 第二章竞聚蕤周麓藿舞 s i o ：纳米彩攀谚饰一电；极及篡蟪蛾级蛋| 耋| 豹锉纯还原礤 究 采用反相微乳液技术合成了以甲苯胺蓝( t b ) 为核，二氧化硅( s i 0 2 ) 为壳的纳 米粒子，不仅具有良好的生物兼容性，而且作为电子传递介体的t b 包埋于纳米 s i o ：颗粒的三维网状结构中，有效防止了介体的流失，提高了电极的稳定性。 第量章r v p z e a s 篷攀点罐蛳电壤韵制鍪凌冀瓣臁缓蟹国瀚警接“睡缘学研究 成功实现_ 聚乙烯吡咯烷酮( p v p ) 表面修饰硫化镉( c d s ) 量子点( q d s ) 化学修 饰电极的制备及其用于蛋白质的电化学测定。制备了p v p c d s 量子点材料，通 过t e m 、x r d 、f t i r 等手段进行了表征，并将其修饰在玻碳电极( g c ) 表面制得 p v p c d s 量子点修饰电极，彤f 究了肌红蛋( m y o g l o b i n ，m b ) 在该量子点修饰电极 上的电化学行为。实验结果表明，m b 存p v p c d s 量了点修饰电极上有良好的电 化学响应。流动注射分析结果进一步表明该量子点修饰电极具有高的稳定性和好 的罩现性，检出限为2o x l 0 m o l l ，该电极可作为检测肌红蛋白的新型高灵敏 度电化学传感器。 第四章量予点修饰电极曦纯学橙澳i 器蠹摩雏4 蛋囱豢毪谶程骥阕怕研究 探讨了蛋白质色谱柱的制备及蛋白质的h p l c e c d 模式的建立。采用整体 柱制备技术，制备了新型高效( 苯乙烯二乙烯苯一甲基丙烯酸) i 元共聚物连续 棒疏水色谱柱，扫描电镜显示其具有大孔网络结构，从而表现出良好的通透性。 以乙腈一水为流动相在流速2 , 0m l m i n 时，柱压仅为33m p a 。首次将该色谱柱 与自制的量子点修饰电极电化学检测器联用，实现了对三种蛋白质的分离检测， 与传统的u v 检测法相比，灵敏度提高，检测限降低了2 个数量级。该方法简便、 成本低且重现性好，具有很好的发展前景。 第五章确在虢鏊豫z n s 量子煮自簿装修缀蜘。电撮童豹塞接鱼纯学研巍 制备了基于量子白i ( q d s ) 自组装修饰金电极，并首次成功地将f f l 红蛋广 ( h b ) 崮定存该量子点修饰电极表面。通过z n s 量子点表面羧基化的功能化 设计，提高了材料的可溶性和生物兼容性。由于z n s 量子点表面的羧基提 供了更多的蛋白质的结合位点，有效提高了h b 在电极表面的覆载量：同时 中文摘要 第一章绪论 综述了纳米技术与纳米材料发展概况、纳米材料在生物电化学中的应用、蛋 白质的电化学研究三部分。本章涉及纳米材料的特性、制备、表征等，着重介绍 了纳米材料在生物电分析方面的应用；综述了氧化还原蛋白质的电化学研究意义 和进展；详细综述了氧化还原蛋白质的直接电化学方法。 第二章竞聚蕤周麓确 s i o ：纳米彩攀谚饰电；极及篡瓣蛾级蛋 | 耋| 豹锉纯还原礤 究 采用反相微乳液技术合成了以甲苯胺蓝( t b ) 为核，二氧化r 硅( s i 0 2 ) 为壳的纳 米粒子，不仅具有良好的生物兼容性，而且作为电子传递介体的t b 包埋于纳米 s i o ：颗粒的三维网状结构中，有效防止了介体的流失，提高了电极的稳定性。 第量章e v p z s a s 肇豢点壤蛳电壤韵制聋蒺冀瓣麟缀鬣国霸警接“瓤化学研究 成功实现了聚乙烯吡咯烷酮( p v p ) 表面修饰硫化镉( c d s ) 量子点( q d s ) 化学修 饰电极的制各及其用于蛋白质的电化学测定。制备了p v p c d s 量子点材料，通 过t e m 、x r d 、f t i r 等手段进行了表征，并将其修饰在玻碳电极f g c ) 表面制得 p v p c d s 量子点修饰电极，研究了肌红蛋t 刍( m y o g l o b i n ，m b ) 在该量子点修饰电极 上的电化学行为。实验结果表明，m b 在p v p c d s 量子点修饰电极上有良好的电 化学响应。流动注射分析结果进一步表明该量子点修饰电极具有高的稳定性和好 的重现性，检出限为2 o 1 0 一m o l l ，该电极可作为检测肌红蛋白的新型高灵敏 度电化学传感器。 第四章量予艨修饰曦极睡纯学橙测器骞磨谁蛋翻豢毪游程麟髑韵獗巍 探讨了蛋白质色谱柱的制备及蛋白质的h p l c e c d 模式的建立。采用整体 柱制备技术，制备了新型高效( 苯乙烯二乙烯苯。甲基丙烯酸) 三元共聚物连续 棒疏水色谱柱，扫描电镜显示其具有大孔网络结构，从而表现出良好的通透性。 以乙腈一水为流动相在流速2 , 0m l m i n 时，柱压仅为3 3m p a 。首次将该色谱柱 与自制的量子点修饰电极电化学检测器联用，实现了对三种蛋白质的分离检测， 与传统的u v 检测法相比，灵敏度提高，检测限降低了2 个数量级。该方法简便、 成本低且重现性好，具有很好的发展前景。 第五章确在羧鏊豫墓n s 量子煮自缀装修缀_ j ! i m 。电撮童豹塞接鱼纯学研巍 制备了基于量子点( q d s ) 自组装修饰金电极，并首次成功地将血红蛋白 ( h b ) 固定在该量子点修饰电极表面。通过z n s 量子点表面羧基化的功能化 设计，提高了材料的可溶性和生物兼容性。由于z n s 量子点表面的羧基提 供了更多的蛋白质的结合位点，有效提高了h b 在电极表面的覆载量；同时 孛支攘簧 由于z n s 量子点具有良好的导电性，使得h b 在此功能界面上可实现快速赢 犊电子转移。由该羧基化z n s 量子点制德的h b z n sq d s l c y s a u 电极照 示了商静灵敏度、建姆瓣稳定往帮纛菇往。本 = 俸籀宽了量予点传统应溺 于荧光标记感光学检测的范围。 关键词缡寒赫辩囊予熹修馋亳投蓑纯还舔爨鑫凌垒镌嘏诬学 垒鲢! ! 墅 p r e p a r a t i o no fn a n o m a t e r i a l sm o d i f i e de l e c t r o d e s a n dt h e i ra p p l i c a t i o n si n 嚣l e c t r o e h e m i s t r yo fp r o t e i n s a 嚣s 譬融c 墨 t o d a y ，l l a n o s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yh a se n t e r e dt h el i m e l i g h ta n dh a sb e e n i n v e s t i g a t e de x t e n s i v e l yb yg o v e r n m e n t sa n ds c i e n t i s t sa l lo v e rt h ew o r l d i ti so u to f q u e s t i o nt h a tt h e r e v o l u t i o no fn a n o t e c h n o l o g yi sc o m i n g d u r i n gt h ep a s td e c a d e s ， n a n o s t r u c t u r e dm a t e r i a l sh a v eb r o u g h tn e wc h a n c e sa n dc h a l l e n g e st o p h y s i c s ， c h e m i s t r y ，b i o l o g y ，a sw e l la sa l ls e c t o r so ft e c h n o l o g y n a n o t e c hi si nf a s h i o n ，f o r t h e r ea r ef a s h i o nt r e n d se v e ni ns c i e n t i f i cw o r l d w ea r eo nt h ev e r g eo fan e w s c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a le r a ，t h es t a n d a r do fw h i c hi st h en a n o s t r u c t u r e dm a t e r i a l s i nr e c e n tw o r k ，i th a sb e e nd i s c o v e r e dt h a tm a t e r i a l si nt h el l a n o s i z es c a l e ( i i o o n m ) d i s p l a ys i z e - d e p e n d e n to p t i c a l ，m a g n e t i c ，e l e c t r o n i ca n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s e x c e p t t h e s e ，n a n o m a t e r i a l sh a v eu n k n o w nc h e m i c a la n dp h y s i c a lp r o p e r t i e st h a td i f f e r g r e a t l yf r o mt h eb u l ks u b s t a n c e s t h e r e f o r e ，n a n o p a r t i c l e sc a nb ea p p l i e dt om a n y f i e l d s ，s u c ha so p t i c a ld e v i c e s ，e l e c t r o n i cd e v i c e s ，c a t a l y s i s ，s e n s o rt e c h n o l o g y , a n d b i o m o l e c u l a rl a b e l i n g ，e t c ，w h i c hi sa l s ot h er e a s o nt h a tab u r s to fr e s e a r c ha c t i v i t i e s h a v eb e e nf o c u s e do nn a n o p a r t i c l e s m o d i f i e de l e c t r o d e sb a s e do nn a n o s t m c t u r e dm a t e r i a l sc o m b i n e dw i t hh i 馥 s u r f a c ea r e aa n dg o o de l e c t r o c a t a l y t i ca b i l i t i e st h a tc 黜1l a r g e l yi m p r o v ee l e c t r i c a l r e s p o n s e sa n dt h ed e t e c t i o ns e n s i t i v i t y t o d a y , m a n yw o n d e r f u ln a n o s t m c t u r e d m a t e r i a l sh a v eb e e n 印p l l e di ne l e c t r o a n a l y t i c a lc h e m i s t r ya n ds o m ei m p o r t a n t p r o g r e s s e sa l o n gt h e s et o p i c sh a v er e c e n t l ya c h i e v e d b i o m a c r o m o l e c u l ai n c l u d i n gp r o t e i n sa n de n z y m e sa r et h ep r i m a r yg r o u p so fl i f e ， t h e ya r ei n v o l v e di nm e t a b o l i s ma n dm a n yo t h e ri m p o r t a n tp h y s i o l o g i c a lp r o c e s s e s ， w h i c ha r ec h a r a c t e r i s t i co fe l e c t r o nt r a n s t e rb e t w e e nt h e i r eo x i d a t i o na n dr e d u c t i o n s t a t e s t h e r e f o r e ，t os t u d yt h ep r o c e s so fl i f ei st oi n v e s t i g a t et h ee l e c t r o nt r a n s m i t t i o n i ne s s e n c e d i r e c te l e c t r o c h e m i s t l to fr e d o xp r o t e i n sa n de n z y m e sh a sa r o u s e dg r e a ti n t e r e s t i nb i o l o g i c a la n db i o e l e c t r o c h e m i c a lf i e l d s s t u d i e so nd i r e c te l e c t r o c h e m i s t r yo f r e d o xp r o t e i n s e n z y m e sc a nb eu s e dt oe x t r a c te s s e n t i a l p h y s i c o c h e m i c a l d a t a c o n c e r n i n g t h ek i n e t i c sa n de n e r g e f i c so fp r o t e i nr e d o x r e a c t i o n s ，p r o v i d i n g m e c h a n i s t i cs t u d i e so fe l e c t r o ne x c h a n g ea m o n gp r o t e i n si n b i o l o g i c a ls y s t e m s m o r e o v e r , d i r e c te l e c t r o nt r a n s f e rb e t w e e ni m m o b i l i z e de n z y m ea n du n d e r l y i n g e l e c t o d ec a ne s t a b l i s haf o u n d a t i o nf o rf a b r i c a t i n gn o wk i n d so fm e d i a t o r f r e e b i o s e n s o r s ，b i o f u e lc e l l s ，b i o r e a c t o r s 。 t h en a n o s t r u c t u r e dm a t e r i a l sc a ng r e a t l ye n h a n c et h ea c t i v es u r f a c ea v a i l a b l ef o r p r o t e i nb i n d i n go v e rt h eg e o m e t r i c a la r e a ，a n dm a i n t a i nt h ep r o t e i n s p h y s i o l o g i c a l a c t i v i t yw i t h o u td e t e c t a b l ed e n a t u r a t i o n 。t h i sd i s s e r t a t i o nr e s e a r c hf o c u s e s0 n d e v e l o p i n gm o d if l e de l e c t r o d e sb a s e do nn a n o s t r u c t r u e dm a t e r i a l s ，w h i c hi so n eo f m o s ta c t i v ea r e a si ne l e c t r o a n a l y t i c a lc h e m i s t yo fp r o t e i n s w ea r ea d h e r i n gt oa n o r g a n i cc o m b i n a t i o no fe l e c t o a n a l y t i c a | c h e m i s t r y , n a n o t e c h n o l o g ya n dp r o t e i n s c h e m i s t r y o fc o u r s e ，i ti san e wa r e aw o r t h yo fa t t e n t i o na n di ti sa l s oh e l p f u lt os e t u pn e wm e t h o d s ，n e wt e c h n i q u e sa n dn e wt h e o r i e s t h ed e t a i l sa r eg i v e na sf o l l o w s ： 1 ，i ：【轴魑镬 撩疆蘸疆躐螽薅褥麟l ：| l 嘲。；。潮晒的i 赫蠢i 壤薅。撩秘藤器珏疆添 建蠢p 鞋蠢t i 鑫nt n e l 臻菇奁疆；舔翻ld 蠢e 穗臻蠢瓣娃i i 妻蕊薅国菇翁蘩蘸磊l 辩o n i n c h a p t e r2 ，t o l u i d i n eb l u e - d o p e ds i l i c a ( t b d s ) n a n o p a r t i c l e s ( n p s ) w e r e p r e p a r e dw i t haw a t e r - i n o i l ( w o ) m i c r o e m u l s i o nm e t h o d c o n j u g a t e dw i t hc h i t o s a n c s ) ，an o v e lc s t b d sn p sm o d i f i e de l e c t r o d ew a sf a b r i c a t e d 。t h es i l i c as h e l lc o u l d n o to n l yp r e v e n tt h ed i r e c tc o n t a c tb e t w e e nt h ep r o t e i na n dt h ee l e c t r o d ei n t e r f a c ea n d p r o v i d ea s u i t a b l em i c r o e n v i r o n m e n tf o r p r o t e i n ，b u ta l s oe f f e c t i v e l ya v o i dt h e l e a k a g eo fd y ec o r e ，r e s u l t i n gi ng o o db i o e o m p a t i b i l i t ya n ds t a b l ec a t a l y t i c c h a r a c t e r i s t i c s t h en e w l yd e v e l o p e de l e c t r o d es h o w e de x c e l l e n te l e c t r o c a t a l y t i c r e d u c t i o na b i l i t yf o rr e d o xp r o t e i n ，h e m o g l o b i n ( h b ) 慧，je h a p l e e 毒莲i ：| | ；| i i 萎t 臻麟d o 舔j 磊灏戮纛鞠i ；鞲i i i 甄遘i 蔓褥蠢i 交i 硅o p l i e a a o ai n e l e e t r o a n a 酾臻i o f i 臻爹i 蠢l 国l ： i n c h a p t e r3 ，q u a n t u md o t s ( q d s ) h a v eb e e ns u c c e s s f u l l y a p p l i e di nt h e p r e p a r a t i o no fc h e m i c a l l ym o d i f i e d e l e c t r o d e ( c m e ) i n t h ee l e c t r o c h e m i c a l d e t e r m i n a t i o n ( e c d ) o fp r o t e i n s ，c h a r a c t e r i s t i c so ft h ep o l yf n - v i n y l 一2 一p y r r o l i d o n e ) ( p v p ) 一c a p p e dc d sq u a n t u md o t s ( p c q d s ) w e r es t u d i e db yt e m ，u v - v i sa n df t i r s p e c t r u m i ti st h ef i r s tt i m et om o d i f yt h ep c q d so n t ot h es u r f a c eo fg ce l e c t r o d et o f a b r i c a t eap c q d sc m e t h ep c q d sc m ep o s s e s s e dr a t h e rg o o de l e c t r o nt r a n s p o r t c h a r a c t e r i s t i ct h a tw a sc o n s i s t e n tw i t ht h eh i g h e rc h a r g ed e t a c h i n ge f f i c i e n c yo fc d s q d sr e s u l t i n gf r o mi t sq u a n t u ms i z ee f f e c t n o v e lr e d u c t i o nr e s p o n s e sw e r eo b s e r v e d f o rm y o g l o b i n ( m b ) o nt h ep c q d sc m ei na q u e o u ss o l u t i o n s 、w h i c hc o u l dn o tb e o b t a i n e do i lb a r eg c e 。i na d d i t i o n ，t h er e s u l t so f f l o wi n j e c t i o na n a l y s i s ( f i a ) s h o w e d t h eh i g hs t a b i l i t ya n dr e p r o d u c i b i l i t yo ft h ep c q d sc m ew i t har a t h e rl o w a b s t r a c t m o r e o v e r , d i r e c te l e c t r o nt r a n s f e rb e t w e e ni m m o b i l i z e de n z y m ea n du n d e r l y i n g e l e c t o d ec a r te s t a b l i s haf o u n d a t i o nf o rf a b r i c a t i n gn e wk i n d so fm e d i a t o r - f r e e b i o s e n s o r s ，b i o f u e lc e l l s ，b i o r e a c t o r s 。 t h en a n o s t r u c t u r e dm a t e r i a l sc a r lg r e a t l ye n h a n c et h ea c t i v es u r f a c ea v a i l a b l ef o r p r o t e i nb i n d i n go v e rt h eg e o m e t r i c a la r e a , a n dm a i n t a i nt h ep r o t e i n s p h y s i o l o g i c a l a c t i v i t yw i t h o u td e t e c t a b l e d e n a t u r a t i o n 、t h i sd i s s e r t a t i o nr e s e a r c hf o c u s e so n d e v e l o p i n gm o d i f i e de l e c t r o d e sb a s e do nn a n o s t m c t r u e dm a t e r i a l s ，w h i c hi so u eo f m o s ta c t i v ea r e a si ne l e c t r o a n a l y t i c a lc h e m i s t yo fp r o t e i n s w ea r ea d h e r i n gt oa l l o r g a n i cc o m b i n a t i o no fe l e c t o a n a l y t i c a lc h e m i s t r y , n a n o t e c h n o l o g ya n dp r o t e i n s c h e m i s t r y , o fc o u r s e ，i ti san e wa r e aw o r t h yo fa t t e n t i o na n di ti sa l s oh e l p f u lt os e t u pn e wm e t h o d s ，n e wt e c h n i q u e sa n dn e w t h e o r i e s t h ed e t a i l sa r eg i v e na sf o l l o w s ： 1 ，i ：【翱蘸- - 一鬻n 淹蘸疆躐螽薅褥麟l ：| l 嘲。；。潮晒的i 赫蠢i 壤薅。撩秘藤器珏疆添 建蠢p 鞋蠢l i 蠢彝热e l i 誊睡獭；舔舔i ld 蠢e i 蒸臻蠢氍纛娃i i 妻l j - i 遮潮a b l nms l 霸斑b n i n c h a p t e r2 ，t o l u i d i n eb l u e d o p e ds i l i c a ( t b d s ) n a n o p a r t i c l e s ( r p s ) w e r e p r e p a r e dw i t haw a t e r - i n o i l ( w o ) m i c r o e m u l s i o nm e t h o d c o n j u g a t e dw i t hc h i t o s a n ( e s ) ，an o v e lc s t b d sn p sm o d i f i e de l e c t r o d ew a sf a b r i c a t e d t h es i l i c as h e l lc o u l d n o to n l yp r e v e n tt h ed i r e c tc o n t a c tb e t w e e nt h ep r o t e i na n dt h ee l e c t r o d ei n t e r f a c ea n d p r o v i d eas u i t a b l em i c r o e n v i r o n m e n tf o rp r o t e i n ，b u ta l s oe f f e c t i v e l ya v o i dt h e l e a k a g eo fd y ec o r e ，r e s u l t i n gi ng o o db i o c o m p a t i b i l i t ya n ds t a b l ec a t a l y t i c c h a r a c t e r i s t i c s 。t h en e w l yd e v e l o p e de l e c t r o d es h o w e de x c e l l e n te l e c t r o c a t a l y t i c r e d u c t i o na b i l i t yf o rr e d o xp r o t e i n ，h e m o g l o b i n ( h b ) 慧，c h a p l e t ：萋i ：! | ；| 垂蜒睡臻麟d o 舔磊灏濒纛酾i i 鞲i i i 甄罐i - i 褥蠢i 鲑穗骑垂l i _ c a 矗n ni n e l e e t r o z n a b s 黪滚嘲爹醣l 蕊i i n c h a p t e r3 ，q u a n t u md o t s ( q d s ) h a v eb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e di nt h e p r e p a r a t i o no fc h e m i c a l l ym o d i f i e de l e c t r o d e ( c m e ) i nt h ee l e c t r o c h e m i c a l d e t e r m i n a t i o nf a c d ) o f p r o t e i n s c h a r a c t e r i s t i c so ft h ep o l y ( n v i n y l - 2 - p y r r o l i d o n e ) ( p v p ) 一c a p p e dc d sq u a n t u md o t s ( p c q d s ) w e r es t u d i e db yt e m ，u v - v i sa n df t i r s p e c t r u m ，i ti st h ef i r s tt i m et om o d i f yt h ep c q d so n t ot h es u r f a c eo fg ce l e c t r o d et o f a b r i c a t eap c q d sc m e ，t h ep c q d sc m e p o s s e s s e dr a t h e rg o o de l e c t r o nt r a n s p o r t c h a r a c t e r i s t i ct h a tw a sc o n s i s t e n tw i t ht h eh i g h e rc h a r g ed e t a c h i n ge f f i c i e n c yo fc d s q d sr e s u l t i n gf r o mi t sq u a n t u ms i z ee f f e c t n o v e lr e d u c t i o nr e s p o n s e sw e r eo b s e r v e d f o rm y o g l o b i n ( m 婶o nt h ep c q d sc m ei na q u e o u ss o l u t i o n s ，w h i c hc o u l dn o tb e o b t a i n e do nb a r eg c e i n a d d i t i o n ，t h er e s u l t so f f l o wi n j e c t i o na n a l y s i s ( f i a ) s h o w e d t h e 醯虫s t a b i l i t ya n dr e p r o d u c i b i l i t yo ft h ep c q d sc m ew i t har a t h e rl o w d c t c r m i n a t i o nl i m i t a t i o no f2 0 10 9m o l l t h ea s p r e p a r a t i o np c q d sc m ec o u l d b eu t i l i z e da san e w l ya n ds e n s i t i v es e n s o rt om y o g l o b i n 3 。c h a p t e r ： s t u d i i so ni o m b i h a t i o no fp v p c d sd e e r o t b e m i i 甜d e t e c t o ra n d h o m e - m a d e 两硒m a 姆a p 缸l cc o l 灏晦翱卿酾t e 螽媾 i nc h a p t e r4 ，c o m b i n a t i o no fp v p c d se l e c t r o c h e m i c a ld e t e c t o ra n dh o m e - m a d e c h r o m a t o g r a p h i cc o l u m no fp r o t e i n sw a ss t u d i e d an o v e lh i g he f f i c i e n c yr o d s h a p e p o l y( s t y r e n e - c o d i v i n y l b e n z e n c c o m e t h a c r y l i c a c i d ) h i g hp e r f o r m a n c e c h r o m a t o g r a p h i cc o l u m nw a sf a b r i c a t e db yi ns i t up o l y m e r i z a t i o nw i t h i nad r ye m p t y s t a i n l e s ss t e e lc o l u m nt oo v e r c o m et h ed i s a d v a n t a g eo ft h ep a c k i n gc o l u m ns c a n n i n g e l e c t r o nm i c r o g r a g h ( s e m ) r e v e a l e dt h em a c r o p o r e so ft h ec o p o l y m e rc o l u n mm e d i a i th a de x c e l l e n tp e r m e a b i l i t ya n da l s os h o w e dh i g he f f i c i e n c yt os e p a r a t ef i v ek i n d so f p r o t e i n sr a p i d l y p v p c d sq d sm o d i f i e de l e c t r o d ew a su s e da sw o r k i n ge l e c t r o d e ， c o m b i n e dw i t ht h eh o m e - m a d ec o l u m n ，t oc o n s t r u c tan e wh p l c e c ds y s t e mt o s e p a r a t ea n dd e t e c tp r o t e i n s t h r e ep r o t e i n s ，i n c l u d i n gh e m o g l o b i n ( h b ) ，m y o g l o b i n ( m b ) ，a n dc y t o c h r o m ec ( c y t - c ) ，w e r es e p a r a t e da n dd e t e c t e di nt h er e s u l t i n g t i p l c e c ds y s t e ma n ds a t i s f i e dr e s u l t sh a v eb e e no b t a i n e d r e s u l t si n d i c a t et h a tt h e p e a kc u r r e n t s o ft h e s et h r e e p r o t e i n s a r el i n e a rt ot h e i rc o n c e n t r a t i o n sa n dt h e c a l c u l a t e dd e t e c t i o nl i m i t s ( s n 2 3 ) w e r el o w e rt h a nt h eu vd e t e c t o r 4 c h a p t e r5 id 疆b 鼬日l $ 1 1 o 羹h e m 辆赫o fh e m o g l o h i a _ 1 ) _ n 巅爱q 蠢i h 细md o t s ( q d s ) m o d i 靠e da ue l e e l r o d e i nc h a p t e r6 ，s e l f - a s s e m b l e dt e c h n i q u ew a sa d o p t e dt oc o n s t r u c tz n sq u a n t u m