（分析化学专业论文）基于纳米多孔金片电极的电化学生物传感器的研制及应用.pdf

j ( f i l ，f1。目，!i ；。女；i，0_，i每，f， 自动化等优点，是现代生物分析的主要发展方向。 本论文主要研制了基于纳米多孔金片电极及纳米粒子探针的新型电化学生 物传感器，并将此传感器应用在了c 反应蛋白、乙肝表血抗原、k 5 6 2 细胞以及 k 5 6 2 细胞表面糖蛋白的检测，灵敏度高，检测限低，有利于超痕量蛋白的分析 和疾病的早期检测，建立了一种快速、简便、可靠的分析方法；构建了一种免光 源的光电分析法，检测游离谷胱甘肽和细胞内游离毓基的含量，取得了较理想的 结果。本论文的主要研究内容如下： 1 构建了一种基于纳米多孔金片电极以及h r p 标记c r p 抗体修饰的纳米会 粒子复合物的高灵敏c 反应蛋白电化学免疫传感器。在0 0 1n gm l 一到0 5n g m l - 1 的浓度范围内测定c 反应蛋白的工作曲线，检测限为6 8 5p g m l 。纳米会粒 子作为支撑材料大大增加了固定的h r p 标记的c r p 抗体的数量，提高了c r p 免 疫分析的检测灵敏度。这种超灵敏的方法可以用最小体积的样本检测c r p ，样本 的稀释可以消除血清中其它蛋白的干扰以提高c r p 免疫分析的选择性。 2 本文构建了一种基于纳米多孔金片电极( n p g ) 以及辣根过氧化酶( h r p ) 标记抗体修饰的纳米金粒子的电化学酶联免疫传感器，运用央心式免疫分析法检 测血清乙肝表面抗原浓度。由于纳米多孔金片电极的有效表面积比普通裸电极大 得多，再加上纳米金粒子的生物兼容性和放大作用，大大增大了固定到电极表面 的酶标抗体的量，从而提高了目标蛋白的检测灵敏度。本文测定乙肝表面抗原 ( h b s a g ) ，结果表明抗原浓度在0 0 1 到1 0n g m l 成线性关系，最低检测限为 2 3p g m l 。使用这种新方法分析多个人体血清样品的结果也与e l i s a 的结果吻 合，并且这种方法与e l i s a 法相比还有直接、快速、简单以及比e l i s a 法分析 基丁纳米多孔金片电极的电化学生物传感器的研制及应川 灵敏度高出1 0 0 倍等优点，表明此方法可以精确、简单灵敏的检测人体血清样品 中的乙肝表而抗原 3 构建了一种基于纳米多窄会片电极的细胞电化学传感器，细胞通过表面糖 基与刀豆球蛋白( c o na ) 的特异性识别l 直l 定到f 乜极表面。固定了细胞的电极与 糖蛋白抗体纳米探针孵疔后，将c d s 纳米粒子引入到细胞表面。细胞及细胞表面 的糖蛋白( p g p ) 的数鼍通过细胞表面的c d s 纳米粒了溶解下的镉离子的电化学 溶出分析定量。山于一个纳米余粒了通过桥联d n a 町以接上百个c d s 纳米粒子， 火大的提高了细胞的检测灵敏度。以k 5 6 2 细胞为例，电化学信号与细胞浓度的 对数成币比，k 5 6 2 细胞的线，阽范凼是每毫升1 1 0 2 到1 0 1 0 5 个，表现出了很 高的灵敏度。这种信号放火方法叮以进一步应用于评价细胞膜表面的糖蛋白表 达，经过计算得出每一个k 5 6 2 细胞表面约有3 1 4 4 1 0 3 个糖蚩白分子，经过阿 霉素处理的细胞膜上的p 糖蛋白是k 5 6 2 细胞膜糖蛋白表达的1 0 倍。这种检测方 法为高灵敏细胞传感器的发展提供了平台以及丌辟了细胞表面糖蚩白表达评估 的新方法。 4 首次构建了一种免光源光电分析细胞内巯基化合物的方法。此方法中制备 的含有双硫键的化学发光探针可以被巯基化合物打断，打断下来的聚苯乙烯微球 上标记的异鲁米诺用于化学发光反应可作为光致电分析的光源。以谷胱甘肽为 例，谷胱甘肽的线性范围为1 0 x1 0 一o m 到1 0x1 0 一m ，检测限为4 2p m 。此方 法应用于r a m o s 细胞提取液中毓基化合物的检测，与电化学测定结果相吻合。 关键词：纳米多孔会片电极，电化学生物传感器，央，i i , 式免疫分析，纳米金粒 子，纳米探针，免光源，化学发光探针 m a n u f a c t u i 之ea n da p p l i c a t i o no f e l e c t r o c h e m i c a lb 1 0 s e n s o rb a s e d o nn a n o p o r o usg o l de l e c t r o d e a bs t r a c t e l e c t r o c h e m i c a lb i o s e n s o rp o s s e s s e st h ea d v a n t a g e so fs p e c i f i c r e c o g n i t i o no f b i o l o g i c a lm o l e c u l a r , b i o c o m p a t i b il i t ya n da m p l if i c a t i o no fn a n o p a r t i c a l sa n dr e s p o n s e 慧& ， e n h a n c e m e n to fe l e c t r o c h e m i c a ld e t e c t i o n i th a sb e c o m et h em a i ns t r e a mo fm o d e m b i o c h e m i c a la n a l y s i sw i t hh i g hs e n s i t i v i t y , g o o ds e l e c t i v i t ya sw e l la sb e i n ge a s yt o m i n i a t u r i z a t i o na n da u t o m a t i o n ：， t h i st h e s i ss t u d i e dan o v e le l e c t r o c h e m i c a lb i o s e n s o rb a s e do nn a n o p o r o u sg o l d e l e c t r o d ea n dn a n o p r o b ea n di t sa p p l i c a t i o ni n a s s a yo fc - r e a c t i v ep r o t e i n ( c r p ) ， h e p a t i t i sbs u r f a c ea n t i g e n ( h b sa g ) k 5 6 2c e l l sa n dp - g po nt h em e m b r a n eo fk 5 6 2 c e l l s c h e m i l u m i n e s e c ew a sc a r r i e do u tb a s e do ni s o l u m i n o lc h e m i l u m i n e s c e n t n a n o p r o b et o d e t e c tt h ec o n c e n t r a t i o no fg s ha n df r e et h i o l si nk 5 6 2c e l l sa n d a c h i e v e ds a t i s f y i n gr e s u l t s t h i st h e s i sm a i n l yc o n s i s t so ft h ef o l l o w i n gi s s u e s ： 1a ne l e c t r o c h e m i c a li m m u n o s e n s o rb a s e do nn p ge l e c t r o d ew i t hh r p 1 a b e l a n t i b o d y a u n p sb i o c o n j u g a t e s f o r h i g h l y s e n s i t i v ed e t e c t i o no f p r o t e i n w a s e s t a b l i s h e d a sap l a t f o r mm o d e l ，m e a s u r e m e n t so fc r pw e r ep e r f o r m e di nt h er a n g e o f0 o lt o0 5n gm l 。1w i t hd e t e c t i o nl i m i to f6 8 5p g m l t h ep r e s e n c eo fa u n p s e n h a n c e dt h ei m m o b i l i z e da m o u n to fh r p a n t i c r p ，w h i c hi m p r o v e dt h es e n s i t i v i t y o ft h ei m m u n o a s s a y t h i su l t r a s e n s i t i v ep r o t o c o lp r o m i s i n gt h ed e t e r m i n a t i o no fc r p w i t hm i n i m u ms a m p l ea m o u n t ，a n dt h ed i l u t eo ft h es a m p l ec a nr e d u c ee v e ne l i m i n a t e t h ed i s t u r b a n c e so fo t h e rp r o t e i n si ns e r u mt o i m p r o v et h es e l e c t i v i t yo ft h e i m m u n o a s s a yo fc r p 2an e we l e c t r o c h e m i c a lb i o s e n s o rw a sb u i l tb a s e do nn a n o p o r o u sg o l d ( n p g ) e l e c t r o d ea n dh r pl a b e l e d a n t i b o d ym o d i f i e da un a n o p a t i c l e s t od e t e c tt h e 青岛科技人学研究生学何论文 c o n c e n t r a t i o no fh e p a t i t i sbs u r f a c ea n t i g e n ( h b sa g ) i nt h es e r u mt h r o u g h 。； s a n d w i c h - t y p ei m m u n o a s s a y t h eb i ge f f e c t i v es u r f a c ea r e ao ft h en p g e l e c t r o d ea n d ? g o o db i o c o m p a t i b i l i t ya n da m p l i f i c a t i o no fa un a n o p a r t i c l e se n h a n c e dt h ev o l u m eo f ，? h r pl a b e l e da n t i b o d y , c a u s i n gh i g hs e n s i t i v i t yo ft h et a r g e tp r o t e i n r e s u l t ss h o w e d t h a th el i n e a rr a n g eo fh b s a gw a sf r o m0 0 1t o1 0n g m la n dt h ed e t e c t i o nl i m i tw a s 2 3p g m l t h er e s u l t so fs o m eh u m a ns e r u ms a m p l e ss h o w e dt h a tt h en e wm e t h o d 。 c o m p a r e dw i t ht h ee l i s am e t h o dv e r yw e l l w h a ti sm o r e ，t h i sm e t h o di s 10 0t i m e s m o r es e n s i t i v et h a nt h ee l i s aa n a l y s i si n d i c a t i n gt h a tt h i sm e t h o dc o u l db eu s e dt o ： d e t e c tt h eh e p a t i t i sbs u r f a c ea n t i g e ni nh u m a ns e r u ms a m p l e sw i t ha c c u r a c y ， s i m p l i c i t ya n ds e n s i t i v e n e s s 3an o v e le l e c t r o c h e m i c a lc y t o s e n s o rw a sd e s i g n e db a s e do nt h es p e c i f i c r e c o g n i t i o no fm a n n o s y lo nc e l ls u r f a c et oc o n c a n a v i l i na ( c o n a ) i m m o b i l i z e do nt h e n p ge l e c t r o d e t h ei n c u b a t i o nw i t h p g p m o n o c l o n a l a n t i b o d yn a n o p r o b e i n t r o d u c e dc d s n p so n t ot h ec e l ls u r f a c ei m m o b i l i z e do nt h em o d i f i e de l e c t r o d e t h e c e l ln u m b e ra n dt h ea m o u n to fp g l y c o p r o t e i n ( p g p ) o nc e l lm e m b r a n ew e r e q u a n t i f i e db ye l e c t r o c h e m i c a ls t r i p p i n ga n a l y s i so ft h ec a d m i u md i s s o l v e df r o mc d s n p so nt h ec e l ls u r f a c e s i n c eas i n g l ea un pc o u l db el o a d e dw i t hh u n d r e d so fc d s n p st h r o u g ht h ed n al i n k e r , as i g n i f i c a n ta m p l i f i c a t i o nf o rt h ed e t e c t i o no ft a r g e tc e l l w a so b t a i n e d w i t ht h eu s eo fk 5 6 2l e u k e m i cc e l l s ( k 5 6 2c e l l s ) a sam o d e l ，t h e e l e c t r o c h e m i c a lr e s p o n s ew a sp r o p o r t i o n a lt ot h el o g a r i t h mo fc e l lc o n c e n t r a t i o ni nt h e r a n g ef r o m1 0 10 2t o1 0 10 5c e l l sm l 一s h o w i n gv e r yh i g hs e n s i t i v i t y t h es i g n a l a m p l i f i c a t i o nc o u l db ef u r t h e ru s e dt oe v a l u a t et h ep - g po nt h ec e l ls u r f a c e ，a n dt h e r e a r ea b o u t3 1 4 4 l0 3p g pm o l e c u l e so nas i n g l el i v i n gk 5 6 2c e l l t h ea m o u n to f p - g p o nt h ek 5 6 2 a d mc e l lm e m b r a n ew a st e nt i m e so f t h a to nt h ek 5 6 2c e l l t h i ss t r a t e g y p r e s e n t s ap r o m i s i n gp l a t f o r mf o rh i g h l ys e n s i t i v ec y t o s e n s i n ga n dc o n v e n i e n t e v a l u a t i o no fs u r f a c ep g po nl i v i n gc e l l s 4an e ws t r a t e g yo fp h o t o e l e c t r o c h e m i c a l ( p e c ) a n a l y s i sw i t hl i g h ts o u r c ef r e e f o r t h ed e t e r m i n a t i o no fp h y s i o l o g i c a lt h i o l si nc e l l sw a sc o n d u c t e df o rt h ef i r s tt i m e a 。 c h e m i l u m i n e s c e n c e ( c l ) p r o b ep r e p a r e di nt h ep r e s e n tm e t h o dw i t hd i s u l f i d eb o n d s c o u l db ec l e a v e db yt h et h i o l s t h ei s o l u m i n o ll a b e l e dp o l y s t y r e n em i c r o s p h e r e s， ( p s m s ) c l e a v e df r o mt h e t h ec lp r o b e sw a sc o l l e c t e df o rt h ec l r e a c t i o nt or e l e a s et h e l u m i n e s c e n c ea se x c i t i n gl i g h tf o rt h ep e cd e t e c t i o n w i t hg s ha sam o d e l ，aw o r k i n g c h i v ew a sc o n s t r u c t e df o rg s hd e t e r m i n a t i o ni nt h er a n g eo f1 0 10 ot o1 0 x10 8m a n dt h ed e t e c t i o nl i m i t ( 3 0 ) w a s4 2p m t h ep r o p o s e dm e t h o dw a s *gt ，o# ， s u c c e s s f u l l k e yw o r d s ：n a n o p o r o u sg o l d e l e c t r o d e ，e l e c t r o c h e m i c a lb i o s e n s o l s a n d w i c h t y p ei m m u n o a s s a y , a un a n o p a r t i c l e s ，n a n o p r o b e ，l i g h t s o u r c ef r e e ， c h e m i l u m i n e s c e n c ep r o b e 。 q f薯 、b 耵 ； 青岛科技人学研究生学位论文 目录 第一章绪论l 1 1 化学修饰电极及其应 j - l 1 1 1 化学修饰电极的制备方法l 1 1 1 1 吸附法1 1 1 1 2 共价键合法2 1 1 1 3 电化学沉积法3 1 1 1 4 掺入法3 1 1 2 化学修饰电极的应用3 1 1 2 1 伏安分析、电位溶出法3 1 1 2 2 电催化3 1 1 2 3 电化学传感器3 1 1 2 4 生物传感器4 1 1 2 5d n a 电化学传感器4 1 1 3 化学修饰电极的自玎景与展望4 1 1 4 纳米多孔会片电极的制备原理及在化学修饰电极中的应用4 1 2 纳米粒子及其在生物分析巾的应用6 1 2 1 纳米粒子的定义及特征6 1 2 2 常见纳米粒子的种类6 1 2 2 1 金纳米粒子6 1 2 2 2 银纳米粒子6 1 2 2 3 量子点”7 1 2 3 纳米粒子的应用7 1 2 3 1 比色法7 1 2 3 2 电化学法7 1 2 3 3 化学发光法8 1 2 3 4 荧光法8 1 3 免疫分析法一8 1 3 1 抗原与抗体的定义8 基r 纳米多孔金片电极及纳米粒子的放人作川的电化学生物传感器的研制及应川 1 3 2 抗原抗体结合反应的原理“9 1 3 3 影响抗原抗体结合反应的因素1 0 1 3 4 抗原抗体免疫分析的类氆矗”1 0 1 3 5 抗原抗体检测技术1l 1 3 6 免疫分析方法的分类1 2 1 3 7 电化学酶联免疫分析法1 2 1 3 8 伏安酶联免疫传感器1 3 1 4 课题意义及主要内容1 4 第二章基于纳米多孔金片电极的c 反应蛋白电化学免疫传感器的研 制1 5 2 1 引言1 5 2 2 实验部分1 6 2 2 1 仪器与试剂1 6 2 2 1 1 仪器16 2 2 1 2 试剂”1 6 2 2 2 实验方法一1 7 2 2 2 1 纳米多孔金片电极的制备”1 7 2 2 2 2 纳米会粒子的合成1 7 2 2 2 3h r p 标记c 反应蛋白抗体修饰纳米金粒子的制备1 7 2 2 2 4 双抗体关心式免疫分析过程”1 7 2 2 2 5 电化学检测18 2 3 结果与讨论1 8 2 3 1 纳米多孔金片电极的表征1 9 2 3 2h r p 标汜c r p 抗体修饰的纳米会粒子的透射电镜表征2 1 2 3 3h r p 标记c r p 抗体修饰的纳米会粒子的紫外表征2 1 2 3 4c r p 电化学免疫传感器构造过程的电化学表征2 2 2 3 5 实验条件的选择2 4 2 3 5 1 抗体浓度的选择- 2 4 2 3 5 2 孵育时间的选择2 4 2 3 5 3p h 的选择”2 5 青岛科技人学研究生学化论文 2 3 6c r p 浓度的测定2 6 2 3 6 1h r p 标记c r p 抗体形成双抗体免疫复合物时c r p 浓度的测定2 6 2 3 6 2h r p 标记c r p 抗体修饰的纳米金粒子形成双抗体免疫复合物时c r p 浓度 的测定2 7 2 3 6 3 纳米金粒子与h r p 标记的c r p 抗体的个数比计算2 7 2 3 7c r p 电化学免疫传感器的晕现性一2 7 2 3 8m 清巾c r p 浓度的测定2 8 2 4 j 、结2 9 第三章基于纳米多孔金片电极的乙肝表面抗原电化学免疫传感器的 研制3l 3 1 引言31 3 2 实验部分31 3 2 1 仪器与试剂一”31 3 2 1 1 仪器3 2 3 2 2 2 试剂3 2 3 2 2 实验方法一”3 2 3 2 2 1 电化学检测3 2 3 2 2 2e l i s a 法检测乙肝表面抗原3 3 3 3 结果与讨论3 3 3 3 1 电化学传感器构造过程的电化学表征3 4 3 3 2 实验条件的选择一3 5 3 3 2 1 抗体浓度的选择一3 5 3 3 2 2 孵育时间的选择一3 6 3 3 2 3p h 的选择3 7 3 3 2 4o p d 浓度的选择”3 7 3 3 2 5h 2 0 2 浓度的选择“3 8 3 3 2 6h r p 标记的乙肝表面抗原体积的选择“3 8 3 3 3 乙肝表面抗原浓度的测定3 9 3 3 4e l i s a 法测定乙肝表面抗原4 0 3 3 5 复杂样品和血清中乙肝表面抗原的测定4 1 基丁纳米多孔金片电极及纳米粒子的放人作川的电化学生物传感器的研制及应川 3 4 小结4 2 第四章基于纳米多孔金片电极的k 5 6 2 细胞传感器的研制及p 糖蛋 白检测4 3 4 1 引言4 3 4 2 实验部分4 4 4 2 1 仪器与试剂一4 4 4 2 1 1 仪器4 4 4 2 1 2 试剂4 4 4 2 2 实验方法4 5 4 2 2 1 细胞培养4 5 4 2 2 2 纳米会粒子的合成4 5 4 2 2 3 水溶性羧基修饰的c d s 纳米粒子的合成4 5 4 2 2 4 糖蛋白抗体纳米探针的制备4 6 4 2 2 5k 5 6 2 细胞传感器的构造过程4 6 4 2 2 6 电化学检测4 7 4 3 结果与讨论4 7 4 3 1 细胞成像”4 7 4 3 2k 5 6 2 细胞传感器的构造过程的电化学表征4 8 4 3 3 实验条件的选择5 0 4 3 4k 5 6 2 细胞的测定5 2 4 3 5k 5 6 2 细胞膜表面糖蛋白数量的计算5 2 4 3 6k 5 6 2 细胞的多药耐药性( m d r ) 研究5 5 4 3 7k 5 6 2 细胞传感器的稳定性5 6 4 4 小结5 6 第五章新型免光源光电化学分析一异鲁米诺发光探针光源法测定细 胞中巯基化合物5 7 5 1 引言5 7 i v 青岛科技人学研究生学位论文 5 2 实验部分5 8 5 2 1 仪器与试剂5 8 5 2 1 1 仪器5 8 5 2 1 2 试剂5 8 5 2 2 实验方法一5 9 5 2 2 1 水溶性羧基修饰的c d s 纳米粒子的合成5 9 5 2 2 2c d s 纳米粒子在i t o 电极卜的层组装5 9 5 2 2 3 异鲁米诺发光探针的制备5 9 5 2 2 4 磁珠异鲁米诺发光探针复合物的制备5 9 5 2 2 5 谷胱甘肽打断双硫键“6 0 5 2 2 6 光致电检测6 0 5 2 2 7r o m o s 细胞中非蛋白筑皋的检测6 0 5 2 2 6r o m o s 细胞中蛋白巯皋的检测6 0 5 3 结果与讨论6 0 5 3 1 实验原理6 0 5 3 2i t o 电极组装过程的电化学表征6 1 5 3 3 谷胱甘肽打断磁珠异鲁米诺发光探针复合物中双硫键条件的选择6 3 5 3 3 1 谷胱甘肽p h 的选择6 3 5 3 3 2 谷胱甘肽打断时i 、 i j 的选择6 4 5 3 4 光致电检测条件的选择6 5 5 3 4 1 杂交时问的选择6 5 5 3 4 2 底液缓冲溶液的选择6 5 5 3 4 3 底液p h 的选择6 5 5 3 4 4 电子提供体的选择一6 6 5 3 4 5 过氧化氢浓度的选择一6 7 5 3 4 6c 0 2 + 浓度的选择6 7 5 3 5 桥联d n a 体积的优化6 8 5 3 6c d s 层组装i t o 电极与金电极的对比”6 9 5 3 7 谷胱甘肽浓度的测定7 0 5 3 8 干扰实验的测定7 1 5 3 9 其它巯基化合物的测定7 2 v 基丁纳米多孔金片电极及纳米粒子的放人作川的i 也化学生物传感器的研制及戍州 5 4 小结7 4 结论7 5 参考文献_ 。7 7 附录缩略词表8 8 致谢一8 9 攻读学位期间发表的学术论文目录9 0 独创性声明9 1 v l 第一章绪论 生物传感器是以酶、抗体、核酸、细胞等生物活性单7 c 作为，j ：物敏感基元， 对被测目标物具有高度选择性的检测器。它通过物理或化学信号转换器来捕捉目 标物与敏感基元之间的反应，然后将反应的程度以一种可枪测的信号表达出术， 从而检测出被测目标物的浓度【。生物传感器近四十多年来的发展表现f 了强大 的生命力，在生物、食品检测、坏境监测、医学及军事等领域有着重要的应用价 值【2 卅。 生物传感器依据其结构般可分为两个组成部分，其一是分子识别元件( 感 受器) ，如核酸、酶、抗原或抗体、微生物以及动植物组织切片等：其二足信号 转换器( 换能器) ，主要是电化学或光学检测元件，如电极、热敏电阻、场效应 晶体管、压电晶体及光纤等。本论文生物传感器的构造主要包括分子谚 别，己件( 电 极) 的修饰、纳米粒子的放大、免疫分析技术的应用等方面。 1 1 化学修饰电极及其应用 电极是电化学生物传感器的核心部件之一，其发展肘各种电化学生物传感 器的发展起到了关键的作用。自1 9 7 5 年化学修饰电极问世以来，己成为整个化学 界瞩目的非常活跃的电化学研究新领域，推动了电化学及电分析化学研究的发 展，是近代电分析化学领域中一个重要的研究方向。 电极材料是电化学研究的极为重要的因素，电极的性能，尤其是电极的表面 性能关系到电化学的效率。1 9 7 3 年l a n e 和h u b b a r d 丌辟了改变电极表面结构 以控制电化学反应过程的新概念，指示了化学修饰电极的萌芽。1 9 7 5 年， m i l l e d 7 矛u m u r r a y 8 】分别报道了电极表面进行化学修饰的研究，标志着化学修饰 电极正式问世。 化学修饰电极是利用化学和物理的方法，通过吸附、共价键合、聚合等手段 有目的的将具有特定功能性( 如催化、配合、电色、光电) 分子、离子、聚合物 固定在电极表面，从而改变或改善了电极原有的性质。化学修饰电极实现了电 极的功能设计，在电极上可进行某些预定的、有选择性的反应，并加快了电子 转移速度。 1 1 1 化学修饰电极的制备方法 1 1 1 1 吸附法 基丁纳米多孔金片电极的l 也化学，卜物传感器的o j f $ , l 及麻j j 通过非共价作用的方式将修饰物质结合在电极表面，可制备单分子层和多 分子层。 ( 1 ) 化学吸附：石墨基体表面碳原予可与共轭大7 1 1 键电子或含有大的共轭体 系的有机基团作用，把它们不可逆地吸附到i 乜极表1 6 ii 。化学吸附修饰电极的 方法简单、：臣接，f h 修饰物质科一类柯限，h 存在非特异性吸附以及电极的稳定 性较差，修饰层易脱落或失活等缺点。 ( 2 ) 静电吸附：通过静咆引力使离_ _ j 二在电极表面集聚以形成多单分子或分 子层，如长链脂肪酸( c 。h 2 n + l c o o h ) 在金属表山i 形成单分子层膜。o g a w a f g l 等 首先发现了脂肪酸在a 9 2 0 表面的集聚现象，其原理摹。丁酸碱反应，羧酸阴离子与 表面阳离子形成离予键。 ( 3 ) 自组装膜：是构膜分子通过分子问及其与皋体材料间的物理化学作用 在固体电极表血白发形成的一种热力学稳定、排列规则有序的单层或多层分子 膜。常用的构膜材料有：含硫有机物、脂肪酸、有机硅、烷烃及二：磷酯等五大 类。庞等【l o 】在金电极表面形成含s h 的自组装单分子层，在该单分子层上共价键 合或吸附固定d n a 墩得了良好的效果。研究表明含硫有机物在金表而自组装成 膜分为两个步骤：第一步吸附过稃很快，膜的自组装已完成8 0 9 0 ，受有机 物活性基团与基体材料表面的反应速度控制；第二过程为表面膜的重整过程，从 无序态到规则排列，形成二维膜，花费时问较长。 ( 4 ) 涂层：将构膜分子溶解在适当溶剂中，涂佰在电极表面，待溶剂蒸发 功能性物质干固后在电极表面形成薄膜。具体方法为：( a ) 将电极浸泡在修饰 液中一段时问，取出后将附着于电极表面的溶液干固成膜( b ) 用可调式移液器 把己知一定量的修饰液注射到电极表面，然后干固成膜( c ) 电极在修饰液中旋 转，使其溶液附着于电极表面，然后干i 查i 成膜。 1 1 1 2 共价键合法 在适当条件下，电极表面的活性基团与修饰物分子通过共价键合反应，把预 定功能基团修饰到电极表面。常用基体电极有玻碳电极、石墨电极、金属及金属 氧化物电极。将玻碳电极、石墨电极抛光清洗之后，可在空气中加热氧化、使用 强氧化剂或电化学处理使其表面产生含氧基团，如：羰基、羟基、羧基、酸酐等。 这些含氧基团与胺类物质作用后，将活性基团键合到电极表面，再与电活性物质 作用，从而达到修饰目的。如碳二亚胺( e d c ) 和- 烃基琥珀酰亚胺( n h s ) 作 为常用的偶联活化剂，可将d n a 共价修饰到氧化后的玻碳电极表面。会属及其氧 化物电极可与有机硅化合物作用，在电极表而修饰上活性基团，然后再与电活性 物质反应。 2 青岛科技人学研究生学位论文 1 1 1 3 电化学沉积法 电化学沉积法是制备一般无机物及配合物电化学