原位制备氧化铜纳米线用于抗坏血酸传感器的构建

作者:尤倩楠 时间:2020-09-25

  生物传感器是一种通过生物反应将目标组分浓度转化为可供直接识别的电、光、磁等信号的新型识别技术,其在临床医疗、生物发酵、环境监测领域均具有广泛的应用前景。其中,以电化学技术为检测基础的生物传感器具有低成本、便于微型使其商业化以及高灵敏度的特点,可以实现快速的在线检测,是一类重点研究、应用的生物传感器。电化学生物传感器的检测性能取决于电极修饰材料的自身特性,具有大比表面积的规则纳米结构可以提供更多的活性位点以增加电极材料与待测物质的接触面积,显著提高了导电材料的电催化活性,展现优异的传感性能。因此,设计新型的纳米材料结构,提高材料的催化活性,制备高性能的电化学生物传感器是目前的研究重点。抗坏血酸(AA)在维持人体正常的生理功能上发挥着重要的作用,是一种水溶性维生素。抗坏血酸广泛参与了人体的氧化还原代谢过程,能够促进胶原蛋白和结缔组织的合成,加快伤口愈合,增强血管内壁的强度;还可以发挥抗氧化的作用,清除人体内的活性氧基团或一些自由基团,防止细胞被氧化破坏,增强人体的免疫能力。人体需要抗坏血酸的量是一定的,过多会导致其在体内分解代谢积累草酸尿以致泌尿道结石、血管内发生溶血、凝血等,有时还会致使白细胞的吞噬能力下降。摄入过少会阻碍胶原蛋白的合成,引起坏血病的发生。因此,对人体内的抗坏血酸进行早期的检测诊断具有重要的临床参考价值。 

  我们设计并制备了具有纳米线结构的氧化铜材料,首先制备得到了表面形貌由规则纳米立方Cu3[Fe(CN)6]2晶体颗粒交互生长形成的致密Cu-Fe PBA薄膜,对其进行热处理,改变原先的纳米结构,原位制备得到比表面积更大、催化位点更多的氧化铜纳米线,构建催化性能更好的生物传感器。另外,氧化铜具有显著的用于催化生物分子的电化学性质,可以直接对抗坏血酸进行电化学检测而无需任何介质。基于该材料所构建的电化学传感器具备高灵敏度、高选择性以及电化学稳定性。相应研究成果已发表(Sensors and Actuators B: Chemical)。 

 

  图1 热氧化法原位制备氧化铜纳米线。

 

  图2 (a) 材料修饰电极的稳定性;(b) 材料修饰电极检测AA的可行性;(cd) 材料修饰电极检测AA的响应电流及浓度校准曲线。

 
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