還原型氧化石墨烯-銀納米粒子修飾電極檢測多巴胺

摘要近年來，隨著時代的發(fā)展和人民生活水平的逐步提高，人們對身體健康情況的關注度也越來越高，那么疾病的預防便成了備受重視的環(huán)節(jié)。多巴胺（DA）是一種非常重要的神經(jīng)遞質(zhì),在調(diào)節(jié)人的情緒以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)都發(fā)揮著很大的作用，因此，DA的檢測至關重要。石墨烯作為一種新型的材料，由于其具有優(yōu)良的性能，成為當前的熱點。以還原型氧化石墨烯修飾的玻碳電極為基礎，進行銀納米粒子的修飾，從而制備該傳感器。Ag納米粒子（Ag-NPs）具有良好的導電性及生物兼容性，應用至電化學傳感器中可極大的提高電極表面電荷遷移速率，有效改善電化學響應信號，提高傳感器的靈敏度。還原型氧化石墨烯（rGO）和Ag-NPs可使傳感器的電流信號明顯增大，因此可以提高檢測靈敏度。實驗先制備氧化石墨烯（GO）修飾電極，再使用電化學方法將其還原為rGO，最后采用滴涂方式修飾Ag納米粒子，得到GCE/rGO/Ag-NPs修飾電極。采用紅外光譜和掃描電子顯微鏡對氧化石墨烯和還原型氧化石墨烯進行表征。使用循環(huán)伏安法（CV）來優(yōu)化檢測DA的最佳pH條件以及掃描速率條件；采用CV檢測一系列不同濃度的DA溶液，得到DA的線性范圍為：2μM-100μM。因DA樣品中常含尿酸（UA）等生物小分子，于是使用線性掃描伏安法（LSV）對DA進行抗干擾能力檢測，結(jié)果證明，在UA生物小分子的存在下，DA的測定是可行的。關鍵詞：銀納米粒子；修飾電極；多巴胺；石墨烯AbstractInrecentyears,withthedevelopmentofthetimesandthegradualimprovementofpeople'slivingstandards,people'sattentiontophysicalhealthhasbecomeincreasinglyhigh,anddiseasepreventionhasbecomeahighlyvaluedaspect.Dopamine(DA)isaveryimportantneurotransmitterthatplaysasignificantroleinregulatingemotionsandthecentralnervoussystem.Therefore,thedetectionofDAiscrucial.Graphene,asanewmaterial,hasbecomethecurrenthotspotbecauseofitsexcellentperformance.BasedonthereducedGraphiteoxidemodifiedglassycarbonelectrode,silvernanoparticlesweremodifiedtopreparethesensor.Agnanoparticles(Ag-NPs)havegoodconductivityandbiocompatibility,whichcangreatlyimprovethemigrationrateofelectrodeSurfacecharge,effectivelyimprovetheelectrochemicalresponsesignal,andimprovethesensitivityofthesensorwhenappliedtotheelectrochemicalsensor.ReducedGraphiteoxide(rGO)andAg-NPscansignificantlyincreasethecurrentsignalofthesensor,sothedetectionsensitivitycanbeimproved.Intheexperiment,theGraphiteoxide(GO)modifiedelectrodewasfirstprepared,thenitwasreducedtorGObyelectrochemicalmethod,andfinallyAgnanoparticlesweremodifiedbydripcoatingtoobtainGCE/rGO/AgNPsmodifiedelectrode.GraphiteoxideandreducedGraphiteoxidewerecharacterizedbyinfraredspectroscopyandScanningelectronmicroscope.Cyclicvoltammetry(CV)isusedtooptimizetheoptimalpHconditionsandscanningrateconditionsforthedetectionofDA;UsingCVtodetectaseriesofDAsolutionswithdifferentconcentrations,thelinearrangeofDAobtainedis:2μM-100μM.SincetheDAsampleoftencontainssmallbiologicalmoleculessuchasuricacid(UA),theanti-interferenceabilityofDAwastestedbylinearscanningVoltammetry(LSV).TheresultsshowedthatthedeterminationofDAwasfeasibleinthepresenceofsmallbiologicalmoleculessuchasUA.KeyWords：Silvernanoparticles;Modifiedelectrode;Dopamine;Graphene目錄摘要 IAbstract II第一章緒論 51.1生物小分子檢測的研究背景 51.1.1生物小分子 51.1.2生物小分子檢測的方法 91.1.3生物小分子的檢測應用 101.2電極常用修飾材料 111.2.1碳納米材料 111.2.2金屬納米粒子 141.3電化學檢測 151.3.1循環(huán)伏安法 161.3.2差分脈沖伏安法 161.3.3電化學阻抗譜 161.3.4安培法 171.4本文的研究目的及意義 17?第二章實驗部分 192.1實驗試劑 192.2實驗儀器 192.3修飾電極的制備 192.4不同濃度DA的檢測 202.5在UA存在下對DA的檢測 20第三章結(jié)果與討論 213.1GO的表征 213.2DA和UA在修飾電極上的電氧化行為 233.3DA和UA的實驗條件優(yōu)化 253.3.1pH條件的優(yōu)化 253.3.2掃描速率條件的優(yōu)化 263.4DA的濃度線性 283.5在UA存在下檢測DA 29第四章結(jié)論和展望 30參考文獻 31附錄A附錄內(nèi)容名稱 35致謝 36第一章緒論1.1生物小分子檢測的研究背景1.1.1生物小分子生物小分子是構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)，一般來說生物小分子是指生物體內(nèi)分子量低于1000的有機分子[1]。在人體的生命活動和新陳代謝中，生物小分子參與了一大部分工作，所以生物小分子的檢測對人體的激素分泌和神經(jīng)控制等具有重大作用。每一種生物小分子都具有不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。通常情況下把生物小分子分成以下幾種：水、脂類、核苷酸、單糖、氨基酸、維生素等。一般生活中常見的生物小分子包括：多巴胺、尿酸、葡萄糖和抗壞血酸等。1747年德國化學家S.Marggraf馬格拉芙首先從柏林分離葡萄糖,1749年《從德國產(chǎn)的幾種植物中提煉蔗糖的化學實驗》發(fā)表了這一工藝。其中一篇文章中提到:“以少量水潤葡萄干使之變軟，再對擠壓出的汁液進行壓榨、提純和濃縮，從而獲得一種糖類?！彼l(fā)現(xiàn)這糖是葡萄糖。實際情況是到1838年才定名為葡萄糖。葡萄糖英文名源于法文glucose，由法國教授EugèneMelchiorPelligo（1811-1890）首先提出，起源于德語gleukos，它是一種未經(jīng)發(fā)酵的甜果酒。它以德文gluc為前綴，意為甜味。后綴-ose表示碳水化合物這一化學分類。同年，四位法國學者--路易斯?賈奎斯?瑟納德、約瑟夫?路易?蓋-呂薩克、讓-巴蒂斯特?畢奧和讓-巴蒂斯特?安德烈?杜馬，共同發(fā)表了一份關于后佩利戈先生的科學文獻集的概述，題為《對于自然和和糖的化學性質(zhì)的研究》。文中說道："那些從葡萄，淀粉，蜂蜜乃至引起糖尿病的源頭都有同樣的成分與性質(zhì)，把這一單一物質(zhì)稱為葡萄糖?！庇捎谄咸烟窃谏矬w中占有重要地位，因此對葡萄糖組成及結(jié)構(gòu)的認識就成了有機化學中的一大難題，埃米爾-費舍爾于1884年開始對糖類進行研究。那時人們只知道4種單糖：醛類（葡萄糖、半乳糖）和分子式相同的酮類（果糖、山梨糖）。其分子式均為C6H6O6。慕尼黑大學化學家吉連尼H.iKhani現(xiàn)在知道葡萄糖與半乳糖為直鏈五羥基醛、果糖與山梨糖為直鏈五羥基酮。費舍爾研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖，果糖及甘露糖會和苯撲產(chǎn)生同樣的脈動，認為這三類糖在第2個碳原子下方構(gòu)象一致。費舍爾從范特荷夫Van'tHoff和勒貝爾的ELeBl的立構(gòu)理論中推斷，已有16個可能的醛基糖結(jié)構(gòu)。在1891年，他利用氧化，還原，分解，加合等方法，對D族醛類化合物進行了結(jié)構(gòu)解析。德國化學家費舍爾于1892年首次對葡萄糖和它的手性異構(gòu)體進行了解析，并在1902年被授予諾貝爾化學獎，這是他對手性化合物研究的一個重要貢獻。圖1.1葡萄糖的結(jié)構(gòu)式抗壞血酸：幾百年前的人類一直被壞血病所困擾，并因不知如何治療這種病，甚至稱之為不治之癥。直到1536年法國探險家JacquesCartier來到魁北克，在那里度過了一個冬天。有24位科考隊員因壞血癥而死亡，其他人則患上了嚴重的疾病。一名印度人通過教會他們喝由樹葉子泡出來的茶而治愈了他們。后面被證實，樹葉中的維他命C含量為每100g中含有50mg維生素C。在中國15世紀的明代，據(jù)記載，鄭和的船隊曾數(shù)次出航，但由于鄭和帶來了大量的蔬果，很多水手并未在長途跋涉中死去，而蔬果中所含物質(zhì)（后來被證實是維生素C）對防治壞血病非常有用。1747年，英國海軍外科醫(yī)生詹姆斯?林德給船上患有嚴重壞血病的12名水手提供了同樣的飲食，唯一不同的只有他給他們提供當時被稱為對壞血病有效的療法。其中兩位患者每日食用兩只橘子一只檸檬，另兩位則飲用蘋果汁，其余的則飲用稀硫酸，酸醋，海水或其他當時被視為對壞血病有效的藥物。只有食用橙子和檸檬兩個人的病情有所好轉(zhuǎn)，而其他人的病情依然很嚴重。林德繼續(xù)他的研究，并于1753年出版了《壞血病論》。盡管有經(jīng)驗的海員后來了解到，壞血病可以用檸檬汁治療的效果比柑橘的效果要好來，但由于檸檬汁非常昂貴，而且很難儲存，船長和航運公司認為最好不要使用它。公眾對檸檬汁的效果也持懷疑態(tài)度，專家之間也有很多爭論。林德在1795年無人問津地死去，他的實驗結(jié)果也被遺忘。然而，林德的實驗得到了另外一個英國醫(yī)師吉爾伯特.布蘭的信任。1795年，他被指定為英國海軍醫(yī)學理事會的御用醫(yī)師，由于他的努力，海軍部頒布了一項法令，要求全體水兵每天都要飲用四分之三盎司的檸檬水。英國海軍得到了加強，并于1797年擊敗了西班牙艦隊，建立了日不落帝國大英帝國。盡管海軍部引入了檸檬汁，但貿(mào)易委員會卻得寸進尺，壞血病繼續(xù)肆虐英國商船。70年后的1865年，貿(mào)易委員會規(guī)定商船上的海員必須每天飲用檸檬汁。但當時還并不知道檸檬中的哪些物質(zhì)對治愈壞血病有效。1907年，AxelHolst和TheodorFrolich發(fā)表了一篇關于使用豚鼠進行有關壞血病實驗的文章。他們發(fā)現(xiàn)，老鼠和其他動物沒有患壞血病。但和人類一樣，只有豚鼠在停止食用新鮮水果和蔬菜后才會患壞血病。因此，在現(xiàn)代醫(yī)學研究中，必須使用豚鼠來使研究結(jié)果符合人類疾病。據(jù)我們目前所知，豚鼠、靈長類（包括人）均不能自行合成，而其它動物均可通過肝、腎等途徑合成，且大部分人患的疾病在其它動物中較少發(fā)生。動物受了傷或生病后很快就會痊愈，但是只有人不能自行合成維他命C，因此也只有人需要專業(yè)的醫(yī)學協(xié)助。1912年，一位美國科學家，生于波蘭，卡齊米爾芬克，根據(jù)他的前期試驗成果，出版了他的維他命學說。他從自然食品中找到了4種對夜盲癥，腿部水腫，壞血病，軟骨病有很好的治療作用。芬克將它們稱為維持生命的胺素即是維生素的全稱。20世紀30年代，有機化學家開始分析食品中的維生素，試圖確定其化學成分。1928年，匈牙利生物化學家AlbertSzent-Gy?rgyi在英國化學家FrederickHowlandHopkins的實驗室里從牛腎旁腺中成功分離出一克純維生素C。FrederickHowlandHopkins因其在維生素C和人體氧化方面的工作而于1932年被授予諾貝爾醫(yī)學獎。1928年，他發(fā)表了一篇文章，并在其中確定C6H8O6即是維生素C的化學式。1929年，在美國明尼蘇達州羅切斯特的梅奧診所實施研究任務時，他從一個附近的屠宰場得到了一大批牛腎臟，并從中提取了25g維生素C，以備進一步的分析。英國糖類學者沃爾特·H·哈沃斯完成了此項分析工作。但是，在那個時候，這種技術并沒有那么先進，霍沃斯無法確定維生素C的結(jié)構(gòu)。在1930年，Szent-Gyorgyi返回匈牙利時，他發(fā)現(xiàn)匈牙利的一種辣椒中富含維生素C。他設法從胡椒中分離出一公斤純的六氫呋喃酸，并將一批送到霍沃斯處作進一步分析。1932年，匹茲堡的美國化學家CharlesKing知道他已經(jīng)確定了己醛酸是維生素C，這要歸功于Szent-Gyorgyi的學生JoeSvirbely，他卻代替Szent-Gyorgyi在《自然》雜志上發(fā)表了這個成果。然而，1937年的諾貝爾醫(yī)學獎授予了Szent-Gyorgyi，用來表彰他對維生素C和它在人體中對人類的氧化性的研究，并授予霍沃斯，用以表彰他在維生素C的化學結(jié)構(gòu)方面所做出的貢獻。最后，Szent-Gyorgyi和霍沃斯決定把維生素C叫做抗壞血酸。圖1.2抗壞血酸的結(jié)構(gòu)式多巴胺（DA）被認為是人體代謝中生理過程的重要生物小分子，具有影響一個人的情緒的作用。眾所周知，DA通常共存于生物基質(zhì)中，廣泛分布于心血管和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，在人類的中樞神經(jīng)系統(tǒng)、情緒控制和激素平衡的功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用[2]。例如可以幫助細胞傳送脈沖的化學物質(zhì)，治療抑郁癥，也與上癮有關。體內(nèi)DA濃度過高或過低都會導致神經(jīng)和生理疾病，例如：導致帕金森病、精神分裂癥，艾滋病病毒感染等。因此，DA在生理液體中的精確和定期診斷被認為是重要的治療意義，尋找合適的分析技術來測定DA的濃度也成為分析研究領域的一項重要任務。在50年代后期卡爾森發(fā)現(xiàn)DA在體內(nèi)扮演的角色是腦內(nèi)信息傳遞者之前，科學家廣泛相信，多巴胺僅僅是另外一種神經(jīng)遞質(zhì)NE的前驅(qū)物?？柹l(fā)展出一套高靈敏檢測多巴胺的方法，結(jié)果顯示，它比去甲腎上腺素更多，特別是在對運動功能起關鍵作用的腦內(nèi)基底核團。從這一點上，他斷定，多巴胺就是一種神經(jīng)傳遞物。這個研究結(jié)果表明，患者大腦中缺少多巴胺，就是導致帕金森和精神分裂的原因。卡爾森還做了一些其它的深入研究，讓我們更加了解多巴胺在大腦中扮演的角色，也讓我們認識到精神分裂是可以被用來治療的?？柹ㄟ^"利血平"減少實驗動物體內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)含量，使其失去了自主活動的能力，但通過對其進行左旋多巴（可在腦內(nèi)轉(zhuǎn)化成多巴胺的一種前體物質(zhì)）處理后，其活動能力得以恢復。另外，使用5-羥色胺治療也不能提高小鼠的運動能力。卡爾森的研究成果為卡爾森與美國神經(jīng)學家保羅·格林嘉德、埃里克·坎德爾一起獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的研究打下了堅實的基礎。保羅·格林嘉德在對神經(jīng)元進行多巴胺分泌的實驗中，發(fā)現(xiàn)當訊息傳遞到神經(jīng)元之間時，會產(chǎn)生一系列的分子活性，連鎖反應。然而，埃里克·坎德爾認為，改變突觸功能對于學習與記憶的作用起著關鍵作用。在2012年，一位科學家發(fā)現(xiàn)，多巴胺對帕金森病的治療可能會有更大的幫助。治療主要是通過恢復大腦中多巴胺的水平來控制疾病的發(fā)展。德國研究者說，多巴胺可以改善記憶，這個發(fā)現(xiàn)可能會對治療阿爾茨海默氏病有所幫助。多巴胺最常應用的是鹽酸鹽，它是一種白色或類似白色的閃亮晶體。沒有氣味，略帶苦澀。露置于空氣中，并隨光照而顏色逐漸加深。易溶

于水，微溶于無水乙醇，在氯仿和乙醚中有很小的溶解度。圖1.3多巴胺的結(jié)構(gòu)式1.1.2生物小分子檢測的方法檢測生物小分子的方法有很多種，根據(jù)所使用的儀器不同，主要包括質(zhì)譜法，液相色譜法，毛細管電泳法，電化學法，流動注射分析法，比色法，和熒光法等[3]。下面來進行一些簡單介紹。熒光分析法以其快速，簡便，靈敏，具有成本低和儀器操作簡便等特點，在測定DA的分析應用上而受到越來越多的關注[4-10]。目前，碳納米管，量子點，金屬團簇，金屬納米顆粒，稀土探針等已被用于高靈敏度的DA檢測。將尿素、檸檬酸三鈉和中性紅用作原料，Alizadeh等[11]采用水熱合成法制備聚合物點（Pdots）利用Podt在435nm波長發(fā)光以及它的內(nèi)過濾和淬滅作用，實現(xiàn)對DA的快速、簡便、超高靈敏的檢測，這種方法在檢測生物小分子中具有高度的選擇性和可靠性，已被用于PC12細胞的DA成像。比色法一種是通過對比法或測量有色物質(zhì)溶液顏色的深淺程度來確定待測組分含量的方法，具有簡單，快速，成本低，結(jié)果可視化等優(yōu)點。最近，貴金屬納米粒子[12,13]，金屬氧化物納米粒子[14]，金屬有機框架[15]，金屬簇[16]，碳點[17]等物質(zhì)廣泛用于檢測DA時的比色分析，結(jié)果表明，這些物質(zhì)可有效地提高比色法檢測DA的靈敏度和穩(wěn)定性。流動注射分析法(FIA)是一種定量流動分析方法，用于在非均勻熱力學條件下對流體流動中的樣品或試劑區(qū)進行可重復的處理。這種分析方法在近20年才出現(xiàn)，它與其他分析方法的結(jié)合大大促進了自動化分析和儀器的發(fā)展，成為一種新的、快速和自動化的微觀分析方法。流動注射分析法發(fā)展迅速，現(xiàn)在已被應用于許多分析方面。常與紫外吸收，化學發(fā)光和多脈沖安培計(MPA)結(jié)合用于檢測DA[18-20]，它的特點是檢測速度快、自動化程度高、試劑消耗小。電化學方法通常會用玻璃電極作為測定溶液pH值的電極，作為參比電極的是甘汞電極，在待測溶液中產(chǎn)生與氫離子濃度有關的電位，其大小與溶液的pH值有關。簡單而容易使用。一般很難測定的化學性質(zhì)可以被轉(zhuǎn)化成很容易測定的電學參數(shù)。它非常敏感，因為電化學反應符合法拉第定律，所以即便是物質(zhì)上很小的改變，都能通過一個很容易測定的電流和電荷進行測定。具有良好的實時性能，可對微觀反應進行檢測和量化，精確度高。本實驗主要借助電化學方法來檢測生物小分子。1.1.3生物小分子的檢測應用隨著人類的發(fā)展和文明水平的提高，越來越多的人開始意識到擁有一個健康的身體才是要放在首位的事情，那么生物小分子的檢測也成為了不可或缺的環(huán)節(jié)。專家們相信，“小分子科技”是有成為“大產(chǎn)業(yè)”的潛質(zhì)的，因為它是有營養(yǎng)的。小分子技術的應用，對傳統(tǒng)食品和營養(yǎng)業(yè)等工業(yè)的發(fā)展起到了促進作用。生物小分子的檢測在醫(yī)藥領域發(fā)揮著重大作用，涉及的方面包括醫(yī)學診斷、藥物研發(fā)、疾病的預防和治療等。在醫(yī)學診斷中，生物小分子的檢測可用于診斷感染、癌癥糖尿病等疾病。在藥物研發(fā)中，生物小分子的檢測可用于確定藥物的最佳劑量和給藥時間等。而即使是面對如今一些先進療法如抗體蛋白的巨大沖擊，生物小分子自身也是有很多優(yōu)勢的，例如，從原材料的角度來看，生物小分子更易于生產(chǎn)和廉價。也許合成小分子的成本僅僅是生產(chǎn)抗體或蛋白質(zhì)成本的一小部分。這類分子不但易于合成，還避免了蛋白翻譯后修飾不均一、構(gòu)象不一致等問題，使其性質(zhì)分析更為直觀。開發(fā)小分子藥物不需要對生物制劑進行某些必要的分析。另外一個很大的好處是，它可以很容易地通過口服，尤其是在慢性病的治療中；而這些抗體和蛋白則需要靜脈注射。小分子藥物也可以制成片劑，但必須要有相應的性能才行。雖然目前已有多種蛋白及抗體類藥物的投遞方式，但是能夠?qū)崿F(xiàn)口服給藥的生物制劑卻鮮有報道。另外，這些小分子化合物還具有與細胞內(nèi)靶標結(jié)合的優(yōu)勢。由于蛋白難以通過胞內(nèi)體、溶酶體等途徑進入胞內(nèi)其他部位，因此，小分子化合物成為細胞內(nèi)靶標的首選。固然，基因治療和核糖核酸治療可以將蛋白傳送至大部分的細胞區(qū)域，但是與胞內(nèi)目標物結(jié)合的小分子化合物卻是最好的選擇。在疾病預防中，生物小分子檢測可用于疾病預防、健康促進、早期干預以發(fā)現(xiàn)致病因素并采取享用的預防措施等，例如，通過檢測個體易患某種疾病的風險因素（如高風險人群），可以有針對性地開展健康教育和早期干預，從而降低疾病發(fā)生率和死亡率。同時還可以評估疾病的發(fā)生，預測疾病未來的發(fā)展趨勢。此外，生物小分子在化妝品、食品和保健等范疇也發(fā)揮著重大作用，帶動著整個人類社會向前發(fā)展，未來擁有廣闊的發(fā)展前景，值得科學家們深入探索。1.2電極常用修飾材料1.2.1碳納米材料碳納米材料是指一種碳材料，該碳材料至少有一種分散相，其大小在100nm以下。分散相可以是碳原子，也可以是非碳原子的異質(zhì)原子，還可以是納米孔洞。納米碳材料可分為三大類：碳納米管、碳納米纖維以及碳納米球。碳納米管（CNTs）是一種具有獨特結(jié)構(gòu)的一維量子物質(zhì)，其徑向尺度可達納米，軸向尺度可達微米，且在兩個方向均為封閉狀態(tài)。碳納米管是一種由碳原子以六角形排列而成的共軸圓管狀結(jié)構(gòu)，從幾層到幾十層不等。各層間均有一固定間距，大約為0.34nm，其直徑通常為2-20nm。而按照其軸向方向的排列方式，又可分為三類：之字形、扶手形和螺旋形。在這些碳納米管中，螺旋型碳納米管具手性特征，而之字形及扶手椅型碳納米管具不具手性特征。CNT不同于石墨，盡管兩者基本上由sp2鍵合的碳組成。作為富勒烯家族的新成員，CNT自1991年被發(fā)現(xiàn)以來引起了研究人員的廣泛關注，但產(chǎn)量相對較低。1992年，在與Iijima相同的日本實驗室中，一項重大進展描述了一種通過增加電弧蒸發(fā)室中的氦氣壓力來制造克量CNT的方法。傳統(tǒng)上，電弧放電或電弧等離子體也是制備各種碳納米結(jié)構(gòu)的最有效和通用的工具之一，因為當陽極在放電過程中蒸發(fā)時，由不同原子數(shù)的小團簇組成的碳蒸氣的冷凝和生長。CNT也可以在惰性氣體（氬或氦）中通過碳電弧或通過烴氣體的金屬催化化學氣相沉積（CVD）來制備。據(jù)報道，在熔化的氯化鋰（600oC）中進行大電流（30A）電解可導致CNTs的形成。CNTs也可以通過在火炬中燃燒苯而在火焰中形成。在低壓和高溫下合成碳納米管的CHNO炸藥引爆。通過將鈷/鎳催化劑和/或石蠟引入引爆系統(tǒng)，在低溫下合成碳納米管。炸藥引爆的化學反應非?？焖俸蛷碗s，產(chǎn)生帶有懸空鍵的C、H、N和O的自由原子。自從它的發(fā)現(xiàn)和大規(guī)模合成以來，CNT由于其各種獨特的物理和化學性質(zhì)而吸引了巨大的興趣，這些性質(zhì)表現(xiàn)出優(yōu)異的結(jié)構(gòu)靈活性和流動性。碳納米纖維（CNF）是一種以石墨為基體的高強度、輕質(zhì)、高導熱性、高導電性的碳納米線，在儲氫材料、高容量電極材料、高性能復合材料、燃料電池電極、優(yōu)異的微電極、導電導電材料等方面有著廣泛的應用前景。由于其在航空航天和生物醫(yī)學領域展現(xiàn)出優(yōu)異的多功能性能和各種技術應用，吸引了很多關注。這些纖維具有良好的機械強度、良好的導電性和導熱性、耐高溫性、強大的化學穩(wěn)定性和非常寬的表面積，并且可以輕易地被大量制造。與碳納米管相比，碳納米纖維還具有成本低的優(yōu)點。因此，可應用于若干領域，包括增強材料、催化劑載體、高溫過濾器、骨科植入物以及其他方面。納米技術在各個領域都顯示出加速發(fā)展的勢頭。涉及到納米復合材料、化妝品、阻燃材料、具有電光和抗菌性能的材料等方面的貢獻。碳納米球（CNS）盡管本質(zhì)上是無定形的，但具有高強度和可承受高壓縮變形，CNS具有大的表面積并表現(xiàn)出良好的電性能。目前有很多種方法合成CNS，CNS已經(jīng)用各種方法合成，如模板化、乳液聚合、自組裝，水熱碳化和Stober方法。CNS已被合成為具有不同的顆粒大小從微米到納米不等，孔徑范圍為大孔（50nm以上）、中孔和小孔。其中，大孔（>50nm），中孔（2-50nm），小孔（<2nm）。以二氧化硅為模板的模板合成方法以二氧化硅為模板的模板合成方法是一種可靠的方法，可以得到發(fā)達的天然多孔碳結(jié)構(gòu)。石墨烯(Graphene)是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀六邊形結(jié)構(gòu)的新材料[21]。石墨烯已存在于自然界中并且廣泛分布，但其單層結(jié)構(gòu)難以實現(xiàn)。一塊1毫米厚的石墨可以容納三百萬個石墨烯層。一根鉛筆能在紙張上畫出好幾個層次，甚至僅僅是一個層次。英國曼徹斯特大學的兩名研究員安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾維洛夫在2004年發(fā)現(xiàn)，可以使用一種非常簡單的方法生產(chǎn)更小的石墨顆粒。他們?nèi)〕龈叨榷ㄏ虻臒峤馐?，將兩半附著在一個特殊的膠帶上，然后他們通過將石墨片切成兩半來移除膠帶。通過這種方式，這些片狀物逐漸變薄，最后只剩下一片只有一層碳原子的薄片，這就是石墨烯。于是，他們在2010年度被授予諾貝爾物理獎。目前最常用的制備技術有機械剝離法、氧化還原法、碳化硅外延法、化學氣相沉積法等。2009年，安德魯·蓋姆和康斯坦丁·諾沃洛夫等人在石墨烯中首次發(fā)現(xiàn)量子霍爾效應，并實現(xiàn)了室溫下的量子霍爾效應，獲得2010年的諾貝爾物理學獎。在石墨烯被發(fā)現(xiàn)以前，人們普遍認為二維材料的熱力學性質(zhì)是不穩(wěn)定的。也正是因為這一點，在凝聚態(tài)物理學界掀起了軒然大波。雖然理論和實驗上都承認，零度以下的溫度都無法實現(xiàn)理想的二維材料，但是制備出單層石墨烯還是有可能的。中國首條全自動化、批量生產(chǎn)的石墨烯有機體太陽能電池（簡稱為石墨烯有機體太陽能電池）的生產(chǎn)線于2018年3月31日于山東菏澤正式投入使用，該項目將針對石墨烯有機體太陽能電池的應用領域窄、角度敏感、難以成形等三大難題展開研究?！逗惺┎牧系漠a(chǎn)品命名指南》是中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟在2018年6月27日發(fā)布的一項新的團體標準。這一標準規(guī)定了新的與石墨烯相關的產(chǎn)品的名稱。石墨烯具有良好的光學，電學，力學性能，已被廣泛用于材料學，微納加工，能源，生物醫(yī)學，藥物傳輸?shù)确矫?，是一類極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦筒牧稀６┰谘芯款I域具有如此巨大的影響，不僅僅是因為石墨烯具有穩(wěn)定的二維平面六邊形結(jié)構(gòu)，更是因為其一系列無與倫比的物理化學特性[22]。（1）力學特征石墨烯的柔韌性非常好，是目前人類已知強度最高的物質(zhì)，面積為1m2的石墨烯片層可承受約4kg的重量，其強度比普通鋼鐵還要高，出100倍[23,24]。而石墨烯中存在的大π鍵使石墨烯具有良好的結(jié)構(gòu)剛性，研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯制作而成的包裝袋，能夠承受大約2t的重量；當受到外力撕扯時，石墨烯的二維碳原子表面會發(fā)生變形，從而快速適應機械外力，研究表明石墨烯的抗拉強度和彈性模量分別為125GPa和1.1TPa[25]。（2） 熱學特征石墨烯具有很好的平面性以及特殊的熱力學性能。石墨烯的熱導率在室溫下隨著所測量的石墨烯片層的尺寸變化而變化，為3000~5000W?m-1?K-1。當石墨烯被非晶態(tài)二氧化硅負載時，其電導率將降低至600W?m-1?K-1左右。電導率的大大降低可能是由于石墨烯與二氧化硅的界面間發(fā)生了電子的損失以及強烈的界面散射作用，雖然石墨烯電導率有所下降，但此時石墨烯的電導率仍然比銅高2倍，比硅高50倍[26]。（3） 電學特征石墨烯的優(yōu)異導電性能源于其穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)，特別是其載流子態(tài)和狄克拉費米子特性。石墨烯的狄克拉點附近的電子遵從無質(zhì)量的狄克拉費米子方程，這意味著石墨烯的電子和電子空穴的有效質(zhì)量為零[27]；另外，根據(jù)石墨烯的載流子特性，常溫時其電子遷移速率達到10000cm2?V-1?s-1，電子移動以光速的1/300高速運轉(zhuǎn)，這遠遠高出其它物質(zhì)的電子轉(zhuǎn)移速度[28]。（4） 光學特征石墨烯的高透光率使其具有優(yōu)秀的光學特性。實驗研究表明，石墨烯幾乎完全透明，透光率達到97.7%；單層石墨烯對可見光及紅外光的垂直吸收率為2.3%，無選擇性吸收所有波段的光，每增加一層石墨烯，吸收率隨之增大2.3%[29,30]。在一定的入射光強度下，石墨烯的吸光率將達到一個飽和。研究者們發(fā)現(xiàn)，它是一種很好的取代氧化銦錫（ITO）玻璃的材料，并在光學領域有很大的潛力。具有廣泛的應用前景，如用于制造激光開關等。1.2.2金屬納米粒子在物理學中，納米是一種度量方法。金屬納米粒子是一種具有1-100nm尺度的金屬微粒，它是一種由特定數(shù)目的分子或原子組成的納米金屬團簇。自1984年德國科學家Gleiter成功合成了尺寸只有6nm的金屬鐵納米粒子，研究領域便掀起了對金屬納米粒子的研究熱潮[31]。由于金屬納米粒子具有較小的尺寸，單位質(zhì)量的表面原子數(shù)遠大于宏觀物質(zhì)，表面原子數(shù)目增加使得金屬納米顆粒具有更高的化學活性[32,33]，這就是金屬納米粒子的表面效應，例如將化學惰性的鉑制備成鉑納米粒子，因其活性大大增強而被廣泛應用[34-36]。金屬納米粒子的表面原子數(shù)目增加，使得其比表面更大，可以提供更多的活性位點，提高其催化性能。金屬納米粒子由于尺寸變小而導致納米晶粒的一些宏觀物理性質(zhì)如光、熱、電、磁等發(fā)生改變的現(xiàn)象即為金屬納米粒子的體積效應[37]。將金制成納米粒子后，因其粒徑縮小而失去其原本的色彩，而其色度則隨粒徑縮小而逐漸變?yōu)楹谏?，且其反射率低?%，可用于高效率的光電轉(zhuǎn)換和光熱轉(zhuǎn)換。離子濺射儀將納米尺寸的金顆粒噴濺在掃描電鏡樣品表面增強樣品的導電性能，獲得質(zhì)量更好的圖像。金屬納米粒子還具有量子效應[38,39]，由于金屬納米顆粒中含有的電子數(shù)量不同，其磁化率和比熱容也會有很大的差異，因此，在計算其能級跨度、比熱能、磁能、凝聚能和靜態(tài)能時，需要將量子效應納入其中。除此之外，金屬納米粒子還具有宏觀量子隧道效應[40]，而這些特殊的特性，如介電限域效應、表面缺陷效應等，往往會讓金屬納米顆粒表現(xiàn)出某些原本不存在的“反?！钡奈锢砗突瘜W特性，從而為其在很多方面帶來了巨大的潛在應用價值。Ag納米粒子的顆粒尺寸一般為1~100nm，主要用于諸如藥物遞送、傷口敷料、組織支架和保護涂層應用等領域中的非常規(guī)的生物醫(yī)學范圍。此外，Ag納米粒子令人印象深刻的一點是其表面可以允許許多配體的配位，從而使得關于銀納米粒子的表面官能化的巨大可能性成為現(xiàn)實。銀通常以硝酸銀（NO3?）的形式用于抗微生物活性。此外，與游離銀相比，銀納米粒子更有益，因為它們更大的表面積增加了微生物的暴露。此外，銀納米粒子成為研究人員感興趣的一個領域，也是因為它們對大范圍微生物的獨特活性以及對常用抗生素的抗性。迄今為止，若干研究已經(jīng)報道了在諸如食品加工、農(nóng)業(yè)和農(nóng)基工業(yè)、生物醫(yī)學和醫(yī)療補救、保健產(chǎn)品、消費品、工業(yè)、藥物、診斷、整形外科、藥物遞送、成像、過濾器等領域中作為抗腫瘤劑和抗癌藥物的腫瘤殺傷作用的增強劑的應用。1.3電化學檢測電化學檢測（Electrochemicaldetection）發(fā)生在分析物和工作電極間的界面上，工作電極對參比電極施加電位并測量相應的電流等[41]。電化學傳感器是由三個部分組成的，分別是：感受器、換能器和信號處理裝置。感受器：能夠辨認出所探測的材料

；換能器：能將化學訊號轉(zhuǎn)換成電子訊號的電極；信號方法裝置：電化學工作站，可以放大電信號并在電腦中繪制出各種圖像，如循環(huán)伏安譜圖、電化學阻抗譜圖等。圖1.2電化學檢測的原理電化學檢測裝置通常采用三電極系統(tǒng)，由工作電極（WorkingElectrode，WE）、參比電極（ReferenceElectrode，RE）和對電極（CounterElectrode，CE）組成[42-44]。WE是化學反應中的轉(zhuǎn)換元件，其表面粗糙度或光滑度影響電化學檢測效果，選擇合適的WE是研究電化學檢測材料性能的重要初始步驟[45]。RE是裝置中重要組成部分[46]，本實驗選擇甘汞電極。CE與電解質(zhì)溶液連接并向WE施加電位，在施加電位時WE和CE之間的電子流動即為電化學圖譜記錄下的電流[47]。常用的電化學檢測方法有：循環(huán)伏安法、差分脈沖伏安法、電化學阻抗譜和安培法。圖1.3三電極系統(tǒng)的裝置示意圖1.3.1循環(huán)伏安法循環(huán)伏安法（Cyclicvoltammetry，CV），在眾多的電化學檢測方法中，循環(huán)伏安法（CV）是一種重要且最常用的方法。在測試CV中，正向掃描發(fā)生氧化反應獲得氧化電流Ia和氧化電位Ea，再通過反向掃描發(fā)生還原反應獲得還原電流Ic和還原電位Ec，通過判定ΔIP、ΔEP與掃描速率v的關系判斷電極反應可逆性，用Randles-Sevcik方程定量表達該電化學系統(tǒng)中的電化學參數(shù)如電活性表面積A，擴散系數(shù)D等[48]。1.3.2差分脈沖伏安法差分脈沖伏安法（DifferentialPulseVoltammetry，DPV）的譜圖中著重展示電流的峰值與被測物質(zhì)的濃度之間的關系，而且還可以通過電流峰值的不同位置以及不同的電流響應來判斷出不停物質(zhì)，因此可以輕松將相近電位的混合物質(zhì)區(qū)分開。通過DPV測量電流與待測物濃度獲得校準曲線可用于計算電化學檢測材料的檢測限（LOD）和靈敏度（S）[49]。1.3.3電化學阻抗譜電化學阻抗譜（ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy，EIS）是利用小幅度的正弦波電勢作為干擾信號來工作的，與其它電化學檢測方法比較，EIS具有數(shù)據(jù)分析簡便，得到的分析結(jié)果可靠的優(yōu)點。通過定量方法建立等效電路，選擇等效電路元件如溶液電阻（RS）、電荷轉(zhuǎn)移電阻（Rct）和恒相元件（CPE）等來表示所研究的電化學系統(tǒng)中物理過程[50]。2021年JunLiu課題組構(gòu)建以CeO2/rGO-GCE為基體，對尿酸（UA）和色氨酸（Trp）進行同步電化學分析的復合材料。使用EIS法研究傳感器界面電學性能，通過Nyquist圖譜分析得知CeO2/rGO-GCE具有最低Rct值，歸因于rGO具有優(yōu)越的導電性，表明EIS法能夠表達所制備電化學檢測材料的良好性能[51]。1.3.4安培法安培法（Amperometric）通常使用包含工作電極、參比電極和對電極在內(nèi)的三電極系統(tǒng)測定安培電流。向工作電極施加恒定電位，將所得電流與測量時間做函數(shù)得到該檢測材料檢測限[52]。2013年ZHOUXue-min課題組制備了摻雜金納米粒子（AuNPs）的分子印跡聚合物（MIPs），用于檢測人血清中痕量DA。在實驗中采用安培法檢測該修飾電極對DA的特異性檢測，在固定電位下將高于DA濃度100倍和200倍的AA和UA加入到電解池中，結(jié)果顯示只有在加入DA時有安培感應電流，加入AA和UA時無變化，因此表明安培法是修飾電極高靈敏特異性檢測生物小分子的最佳方法之一[53]。2019年Hülya?ztürkDo?an課題組選用K3Fe(CN)6和FeCl3制備修飾電極ERGO/PB并將其作為煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）的傳感器。其中采用安培法探究NADH的檢測限，在恒定電位下該檢測器響應電流在不到3s的反應時間內(nèi)達到穩(wěn)態(tài)電流并顯示出其具有較寬的檢測范圍和較低的檢測下限[54]。1.4本文的研究目的及意義在漫長的科技和人類文明發(fā)展過程中，人們對食品及安全和健康方面的問題越來越重視，而DA都與這些環(huán)節(jié)息息相關，無論是在人體還是在生活中DA都發(fā)揮著不可替代的作用。一旦人體中DA的含量有所異常，那么便會導致人體患上嚴重的疾病，所以，建立一種快速靈敏的DA含量檢測方法，對于保證人們的健康有著重要的意義。以DA檢測的重要性為出發(fā)點，研究人員一直在努力探求發(fā)展DA的新方法，與此同時也對傳統(tǒng)的檢測方法進行一些改善。目前，主要采用高效液相色譜法、分光光度法、電化學和化學發(fā)光法等進行DA的檢測，但這其中有些方法存在前處理步驟繁瑣，檢測周期長，成本高等問題，而由于電化學技術具有成本低、響應速度快、靈敏度高、檢測下限低等優(yōu)點，因此它得到了人們的普遍重視。在電化學生物傳感器中，修飾電極是最核心的組成部分，對電化學分析的結(jié)果有很大的影響。石墨烯因其高比表面積、良好的導電、導熱特性而被廣泛用于生物傳感器領域，因此，本文采用還原型石墨烯對電極進行修飾，而其表面修飾的Ag納米粒子可有效克服石墨烯易聚合的缺點，并通過兩者的協(xié)同效應，使其在電化學生物傳感器方面的優(yōu)勢得到極大的提升，進一步研究更加適合檢測DA的條件，以更加精準迅速地檢測DA。為探究DA在UA的存在下是否仍然能夠保持準確穩(wěn)定的檢測結(jié)果，來對DA進行抗干擾能力測試，為DA的測定提供更加準確、便捷、快速和低成本的技術，并為相關疾病的早期診斷提供重要的科學依據(jù)。

第二章實驗部分2.1實驗試劑表2.1實驗試劑試劑名稱規(guī)格生產(chǎn)廠商多巴胺鹽酸鹽AR山東西亞化學工業(yè)有限公司尿酸AR國藥集團化學試劑有限公司磷酸氫二鈉AR天津市永大化學試劑有限公司磷酸二氫鈉AR國藥集團化學試劑有限公司鐵氰化鉀AR山東西亞化學工業(yè)有限公司氫氧化鈉AR沈陽化學試劑廠氰化鉀AR國藥集團化學試劑有限公司無水乙醇AR上海泰坦科技股份有限公司氧化石墨烯AR自制去離子水AR自制Ag納米粒子AR自制2.2實驗儀器表2.2實驗儀器儀器名稱規(guī)格生產(chǎn)廠商電化學工作站CHI660E上海辰華儀器有限公司數(shù)控超聲波清洗器KQ5200D昆山市超聲儀器有限公司電子天平AR124CN奧豪斯儀器（上海）有限公司pH計PHS-3C雷磁上海儀電儀器有限公司自動雙重純水蒸餾器SZ-93上海亞榮生化儀器廠鎢燈絲掃描電鏡JSM-6360LV日本電子2.3修飾電極的制備待測液：pH6，0.1mM的PBS緩沖溶液和0.1mM的多巴胺溶液（pH6）電極的預處理：將0.5μM的拋光粉放置在鹿皮上，對電極進行拋光，使之變得平滑，然后用酒精和去離子水對電極表面進行超聲波清洗兩分鐘，最后再用去離子水對其進行沖洗，放置備用。超聲儀器超聲氧化石墨烯一分鐘，并用移液槍取10μM氧化石墨烯滴加在干燥的玻碳電極表面，放置風干。待風干后，將電極表面的氧化石墨烯用pH7的PBS緩沖溶液（0.1mM）還原為還原氧化石墨烯，用去離子水沖掉表面附著的PBS溶液，放置自然風干。電極完全干后，用移液槍取10μMAg納米粒子滴加到修飾了還原氧化石墨烯的電極上面，晾干備用。將打磨好的GCE、GCE/GO以及GCE/rGO和GCE/rGO/Ag-NPs分別與飽和甘汞電極和鉑電極一起放到待測液中檢測。2.4不同濃度DA的檢測使用CV法，在pH6的條件下將下述幾種濃度的DA添加到0.1M的PBS中：2μM,3μM,4μM,5μM,10μM,20μM,30μM,40μM,50μM,60μM,70μM,80μM,90μM,100μM，用GCE/rGO/Ag-NPs依次進行檢測。2.5在UA存在下對DA的檢測為探究UA對DA的干擾性，檢測在人體中一些潛在的生物小分子對微量的DA是否有影響，Ag納米粒子修飾的電極在pH6的條件下進行對DA的干擾性測試。使用濃度為50μM的UA的CV檢測作為空白對照的實驗，分別用0.1M的PBS配置15μM,18μM,20μM,22μM,25μM,30μM并注入濃度為50μM的UA作為干擾物。

第三章結(jié)果與討論3.1GO的表征cdabcdab圖3.1GO的掃描電鏡圖用掃描電鏡對GCE/rGO進行表征。圖3.1（a）中可以看出rGO中鑲嵌著碳納米纖維，圖3.1（b）中可以看到rGO表面附著著顆粒狀的碳。石墨烯為層狀結(jié)構(gòu)，其獨特的結(jié)構(gòu)使其易于包覆碳納米粒子，提高了它的柔性。在此基礎上，通過對該材料進行包裹，利用碳纖維或碳納米粒子對該材料進行“隔離”，使其與電解液之間的界面接觸更多，從而提高該材料的導電性能。圖3.2GO紅外光譜圖O-H在3435.29cm-1處發(fā)生伸縮振動，水分子的較寬較強的吸收峰出現(xiàn)在3000cm-1~3700cm-1處；2924.10cm-1以及2853.52cm-1處均表現(xiàn)出了C-H的伸縮振動；中頻區(qū)內(nèi)羧基、羧基羰基的C=O伸縮振動為1738.72cm-1處；1628cm-1處則展示出沒有經(jīng)過氧化的石墨骨架C=C振動；羧基的C-O伸縮振動顯示在1384.29cm-1處；1225cm-1處展現(xiàn)環(huán)氧基的C-O-C伸縮振動；GO基面羥基的C-O伸縮振動出現(xiàn)在1048cm-1處。經(jīng)過上述分析內(nèi)容，說明大量含氧官能團都存在于GO中，這一現(xiàn)象同時也表明了石墨已經(jīng)被成功氧化為GO。3.2DA和UA在修飾電極上的電氧化行為圖3.3（A）a.GCE在pH6.00.1MPBS中的CV，b.GCE在pH6.00.1mMDA中的CV；（B）a.GCE/rGO在pH6.00.1MPBS中的CV，b.GCE/rGO在pH6.00.1mMDA中的CV；（C）a.GCE/rGO-Ag在pH6.00.1MPBS中的CV，b.GCE/rGO-Ag在pH6.00.1mMDA中的CV。掃描速率：50mVs-1圖3.3顯示裸GCE、GCE/rGO和GCE/rGO/Ag-NPs對PBS和DA的伏安響應。在裸GCE中，DA的氧化峰電位為0.31V，電流為1.7μA。在GCE/rGO中，DA的氧化峰電位為0.24V，電流為15.1μA，峰電流是裸電極的8.9倍，電位偏移0.07V。在GCE/rGO/Ag-NPs中，DA的氧化峰電位為0.242V，電流為20.6μA，峰電流是GCE/rGO的1.4倍，電位偏移0.002V，表明GCE/rGO/Ag-NPs顯著提高了玻碳電極的導電效果。圖3.4（A）a.GCE在pH6.00.1MPBS中的CV，b.GCE在pH6.00.1mMUA中的CV；（B）a.GCE/rGO在pH6.00.1mMUA中的CV，b.GCE/rGO在pH6.00.1MPBS中的CV；（C）a.GCE/rGO-Ag在pH6.00.1MPBS中的CV，b.GCE/rGO-Ag在pH6.00.1mMUA中的CV。掃描速率：50mVs-1圖3.4顯示裸GCE、GCE/rGO和GCE/rGO/Ag-NPs對PBS和UA的伏安響應。在裸GCE中，UA的氧化峰電位為0.438V，電流為1.7μA。在GCE/rGO中，UA的氧化峰電位為0.3914V，電流為17.8μA，峰電流是裸電極的10.2倍，電位偏移0.047V。在GCE/rGO/Ag-NPs中，UA的氧化峰電位為0.411V，電流為19.6μA，峰電流是GCE/rGO的1.1倍，電位偏移0.020V，表明GCE/rGO/Ag-NPs顯著提高了玻碳電極的導電效果。3.3DA和UA的實驗條件優(yōu)化3.3.1pH條件的優(yōu)化圖3.5（A）GCE/rGO/Ag-NPs在pHa.5.5、b.6、c.6.5、d.7、e.7.5的0.01MDA溶液中的CV；（B）pH對0.1MPBS中0.01MDA氧化峰值的影響圖3.6（A）GCE/rGO/Ag-NPs在pHa.6、b.6.5、c.7、d.7.5、e.8的0.01mMUA溶液中的CV；（B）pH對0.1MPBS中0.01MUA氧化峰值的影響由于質(zhì)子參與了DA和UA的電極反應過程，因此研究了溶液pH的影響。在pH值為5.5-8.0的PBS中，這兩種物質(zhì)的氧化峰峰電位的分離足夠大。DA和UA的最大峰電流均在pH6.0時獲得。因此，實驗決定選擇pH為6.0。3.3.2掃描速率條件的優(yōu)化圖3.7（A）GCE/rGO/Ag-NPs在不同掃描速率下，pH6的0.01MDA溶液中的CV，a.0.01Vs-1、b.0.02Vs-1、c.0.04Vs-1、d.0.08Vs-1、e.0.1Vs-1；（B）掃描速率與氧化峰電流的關系；（C）掃描速率和氧化峰電流的線性關系由圖可以看出，隨著掃描速率的增大，氧化峰峰電流數(shù)值也隨之增高，氧化峰電位和還原峰電位分別逐漸向右偏移和逐漸向左偏移，圖3.7（C）展示了DA在不同的掃描速率下，氧化峰電流與掃描速率的線性關系，線性回歸方程可以表示為Ip（μA）=535.8v（V/s）+24.572（R2=0.9928）,呈正相關，說明DA在GCE/rGO-Ag上的電極反應過程主要為吸附控制。圖3.8（A）GCE/rGO-Ag在不同掃描速率下，pH6的0.01MUA溶液中的CV，a.0.01Vs-1、b.0.02Vs-1、c.0.04Vs-1、d.0.08Vs-1、e.0.1Vs-1；（B）掃描速率與氧化峰電流的關系；（C）掃描速率和氧化峰電流的線性關系從圖中可以看到，隨著掃描速率的增大，氧化峰峰電流數(shù)值也隨之增高，氧化峰電位和還原峰電位分別逐漸向右偏移和逐漸向左偏移，圖3.8（C）展示了DA在不同的掃描速率下，線性回歸方程可以表示為Ip（μA）=245.61v（V/s）+3.5967（R2=0.9997）,呈正相關，說明UA在GCE/rGO/Ag-NPs上的電極反應過程主要為吸附控制。3.4DA的濃度線性圖3.9DA的濃度和氧化峰值的線性關系，DA濃度為2μM、3μM、4μM、5μM、6μM、7μM、8μM、9μM、10μM、20μM、30μM、40μM、50μM、60μM、70μM、80μM、90μM、100μM由圖3.9可知，當DA在2μM-40μM濃度范圍內(nèi)時，濃度與電信號峰值呈現(xiàn)良好的線性關系，峰電流與DA的濃度的線性回歸方程為Ip（μA）=0.0522C（μM）+19.8705（R2=0.98704）。當DA在50μM-100μM濃度范圍內(nèi)時，濃度與電信號峰值呈現(xiàn)良好的線性關系，峰電流與DA的濃度的線性回歸方程為Ip（μA）=0.1815C（μM）+14.8276（R2=0.99053）。傳感器檢出限的測定計算方法為3倍的空白標準偏差除以線性的斜率，計算出當DA的濃度范圍為2μM-40μM時，GCE/rGO/Ag-NPs的電化學傳感器的檢出限為0.471μM；當DA的濃度范圍為50μM-100μM時，GCE/rGO/Ag-NPs的電化學傳感器的檢出限為0.138μM。實驗說明，GCE/rGO/Ag-NPs的電化學傳感器可以成功地檢測DA。3.5在UA存在下檢測DA圖3.10（A）GCE/rGO-Ag在0.1MpH6的CV在含有50μMUA和不同濃度的DA：a.15μM、b.18μM、c.20μM、d.22μM、e.25μM、f.30μM、g.0μM；（B）DA濃度和氧化峰值的線性關系如圖3.10所示，當DA的濃度在15μM-30μM范圍內(nèi)變化，而UA的濃度保持恒定,DA的氧化峰電流與其濃度成良好的線性關系，峰電流值與DA的濃度的線性回歸方程為Ip（μA）=0.1057C（μM）+10.2846（R2=0.99114）。結(jié)果表示，在UA的存在下，DA的檢測不受影響，DA具有很強的抗干擾能力。

第四章結(jié)論和展望本實驗使用rGO和Ag-NPs來修飾GCE電極，并在DA中進行了CV測試。結(jié)果表明：由于Ag-NPs可以增強電極反應的電荷傳遞，因此提高了靈敏度同時提高了GCE的導電能力，使氧化峰電流明顯在增大。實驗過程中探究了pH和掃描速率對檢測DA時的影響，根據(jù)實驗結(jié)果可以看出，DA的最大氧化峰值在pH6時獲得。在UA的存在下利用LSV實現(xiàn)DA和UA的同時檢測，表明Ag-NPs修飾的GCE促進他們的同時測定，驗證了DA具備抗干擾能力。檢測生物小分子的研究離不開廣大研究者的不懈努力。近年來，國內(nèi)外學者在DA與UA的電化學分析方面取得了一些進展，發(fā)展了多種可分別或可同時檢測DA與UA的電化學傳感器。本文的結(jié)果具有一定的應用價值，但仍然存在不足之處，如對電化學反應的機理研究不夠透徹，因此希望在以后的工作中能夠?qū)υ谛揎楇姌O表面進行的電化學反應實現(xiàn)深入研究，探尋出可能的反應機理。參考文獻[1]LiangM,LiZ,WangW,etal.ACRISPR-Cas12a-derivedbiosensingplatformforthehighlysensitivedetectionofdiversesmallmolecules[J].NatCommun,2019,10(1):3672.[2]SansukS，BitziouE，JosephMB，etal.Ultrasensitivedetectionofdopamineusingacarbonnanotubenetworkmicrofluidicflowelectrode[J].AnalChem，2013,85（1）：163-169[3]張慧.多巴胺及其代謝物熒光光譜研究與分析應用.2020.山東大學,MAthesis.[4]HuangH,ShiS,GaoX,etal.Auniversallabel-freefluorescentaptasensorbasedonRucomplexandquantumdotsforadenosine,dopamineand17beta-estradioldetection[J].Biosensors&Bioelectronics,2016,79,198-204.[5]HuFC,XuJY,ChenY.Sensingultra-tracedopaminebyrestorationoffluorescenceonlocallyacidifiedgoldnanoparticles[J].Analyst,2019,144,4477-4482.[6]LiuY,LiW,WuP,etal.Hydrothermalsynthesisofnitrogenandboronco-dopedcarbonquantumdotsforapplicationinacetoneangdopaminesensorsandmulticolorcellularimaging[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2019,281,34-43.[7]ChenX,ZhengN,ChenS,etal.Fluorescencedetectionofdopaminebasedonnitrogen-dopedgraphenequantumdotsandvisiblepaper-basedteststrips[J].AnalyticalMethods,2017,9,2246-2251.[8]MaY,ChenAY,XieXF,etal.DopingeffectandfluorescencequenchingmechanismofN-dopedgraphemquantumdotsinthedetectionofdopamine[J].Talanta,2019,196,582-571.[9]ZhaoJ,ZhaoL,LanC,etal.Graphenequantumdotsaseffectiveprobesforlabel-freefluorescencedetectionofdopamine[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2016,223,246-251.[10]QianCG,ZhuS,FengPJ,etal.Conjugatedpolymernanoparticlesforfluorescenceimagingandsensingofneurotransmitterdopamineinlivingcellsandthebrainsofzebrafishlarvae[J].ACSAppliedMaterials&Interfaces,2015,7,18581-18589.[11]AlizadehN,SalimiA.Polymerdotsasanovelprobeforfluorescencesensingofdopamineandimaginginsinglelivingcellusingdropletmicrofluidicplatform[J].AnalyticaChimicaActa,2019,1091,40-49.[12]BasiriS,MechdiniaA,JabbariA.Greensynthesisofreducedgraphemeoxide-Agnanoparticlesasadual-responsivecolorimetricplatformfordetectionofdoparmineandCu2+[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2018,262,499-507.[13]ChenZB,ZhangCM,ZhouTH,etal.Goldnanoparticlebasedcolorimetricprobefordopaminedetectionbasedontheinteractionbetweendopamineandmelamine[J].MicrochimicaActa,2015,182,1003-1008.[14]WangJ,DuR,LiuW,eta.Colorimetricandfluorometricdual-signaldeteeminationofdopaminebytheuseofCu-Mn-OmicrocrystalsandC-dots[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2019,290,125-132.[15]WangJ,HuYY,ZhouQ,etal.Peroxidase-likeactivityofmetal-organicframework[Cu(PDA)(DMF)]anditsapplicationforcolorimetricdetectionofdopamine[J].ACSAppliedMatcrials&Interfaccs,2019,11,44466-44473.[16]TaoY,LinYH,RenJS,etal.AdualfluorometricandcolorimetricsensorfordopaminebasedonBSA-stabilizedAunanoclusters[J].Biosensors&Bioelectronics,2013,42,41-46.[17]WangB,ChenYF,WuYY,etal.Synthesisofnitrogen-andiron-containingcarbondots,andtheirapplicationtocolorimetricandfluorometricdeterminationofdopamine.MicrochimicaActa,2016,183,2491-2500.[18]BerzasNevadoJJ,LemusGallegoJM,BuitragoLagunaP.Flow-injectionspectrophotometricdeterminationofadrenalineanddopaminewithsodiumhydroxide[J].JouenalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis,1996,14,571-577.[19]ZhangL,TeshimaN,HasebeT,etal.Flow-injectiondeterminationoftraceamountsofdopaminebychemiluminescencedetection[J].Talanta,1999,50,677-683.[20]WongA,SantosMA,Fatibello-FilhoO.Simultaneousdeterminationofdoparmineandcysteaminebyflowinjectionwithmultiplepulseamperometricdetectionusingaboron-dopeddiamondelectrode[J].Diamond&RelatedMaterials,2018,85,68-73.[21]RaccichiniR.,VarziA.,PasseriniS.,ScrosatiB.,Theroleofgrapheneforelectrochemicalenergystorage,NatureMater.,2015,14,271-279.[22]鄒翠娥.石墨烯貴金屬納米復合材料的制備及其對生物小分子的檢測[D].蘇州大學,2018.[23]康馨元.石墨烯基金屬復合材料的制備及催化應用[D].南充，2016。[24]張丹丹，郭長虹，勾興軍，戰(zhàn)再吉，石墨烯增強金屬基納米復合材料的研究進展[N].燕山大學學報,2014,38(6),484-490。[25]JiaoY,ZhengY.,JaroniecM.,QiaoS.Z.,Originoftheelectrocatalyticoxygenreductionactivityofgraphene-basedcatalysts:aroadmaptoachievethebestperformance,J.Chem.Soc.,2014,136(11),4394-4403.[26]LiuM.M.,ZhangR.Z.,ChenW.,Graphene-supportednanoelectrocatalystsforfuelcells:synthesis,properties,andapplications,Chem.Rev.,2015,114(10),5117-5160.[27]BhimanapatiG.R.,LinZ.,MeunierV.,JungYetal.,Recentadvancesintwo-dimensionalmaterialsbeyondgraphene,ACS.Nano,2015,9(12),11509-11539.[28]陳瑞雪，石墨烯復合材料的制備及碳纖維超微電極的應用：(博士學位論文)，長春，2015。[29]CaoX.H.,YinZ.Y.,ZhangH.,Three-dimensionalgraphenematerials:preparation,structuresandapplicationinsupercapacitors,Energy.Environ.Sci.,2014,7,1850-1865.[30]AmbrosiA.,ChunC.K.,BonanniA.,PumeraM.,Electrochemistryofgrapheneandrelatedmaterials,Chem.Rev.,2014,114(14),7150-7188.[31]吳峰，基于石墨烯、貴金屬及其復合材料小分子點分析和電催化研究：(博士學位論文)，長沙，2016。[32]BrownD.M.,KanaseN.,GaiserB.,JohnstonH.,St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