《功能化石墨烯量子點增強的電化學發光生物感測研究》是依託西北大學，由聶菲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：功能化石墨烯量子點增強的電化學發光生物感測研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：聶菲
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對石墨烯材料的電化學、電學、光學等性質的研究和利用已趨於成熟，而對其電化學發光性質研究還處於探索階段。現有的石墨烯材料電化學發光效率較低，難以用於實際。本項目擬以石墨烯量子點為研究對象，製備不同大小、不同表面性質的石墨烯量子點，研究其電化學發光性質，考察量子點尺寸及表面性質與其電化學發光行為的關係；選擇表面活性劑（如聚乙二醇）、具有較大共軛平面的助色物質（如亞甲基藍）、金屬納米材料（如納米金）等多種功能化試劑/材料對其表面進行適當修飾，以提高發光效率，並探討功能化方式對石墨烯量子點電化學發光性質的影響機制；基於功能化石墨烯量子點電化學發光特性構置高性能的生物感測器，並建立凝血酶、B肝病毒、甲胎蛋白、癌胚抗原等疾病標誌物的電化學發光分析新方法；該項目豐富了石墨烯材料特性研究的內容，為建立高性能的電化學發光生物感測新方法提供了借鑑，也為新型納米材料的開發利用提供了新的思路。
結題摘要
石墨烯是一種新型的二維碳材料，具有獨特的晶體結構特徵，呈現出優異的電學、光學、熱學和力學等物理化學性質，因而被廣泛關注並套用在不同的領域。石墨烯材料的電化學、電學、光學等性質的研究和利用已趨於成熟，而對其電化學發光性質研究還處於探索階段。 本項目以準零維材料石墨烯量子點為研究對象，以氧化石墨烯（GO）為原料，採用超聲-紫外-過氧化氫反應體系，自上而下法製備GQDs，並通過控制反應條件調控GQDs的結構特徵。結果發現，隨著GQDs形貌和結構發生變化，GQDs的發光性質也產生明顯變化，因而通過控制製備反應條件可以調控GQDs的光學特性和電化學發光性質。 在此基礎上，將GQD用作電化學發光試劑，研究表明，以K2S2O8為共反應試劑、在pH =7.4 的PBS緩衝液中體系表現出良好的ECL發光特性。基於H2O2對此發光信號的抑制作用，結合葡萄糖氧化酶（GOx）催化葡萄糖氧化產生H2O2的反應，發展了一種電化學發光葡萄糖感測器，其檢出限為0.3 pmol•L-1。與現有的葡萄糖感測器相比，本研究具有較高的靈敏度和較寬的線性範圍，同時具有良好的穩定性及抗干擾能力，展現出良好的套用前景。同時，我們還構建了一種可以原位測定癌細胞釋放的過氧化氫含量的電化學發光細胞感測器。利用RGD肽與細胞外基質蛋白的特異性作用，將細胞吸附至電極表面，並考察在致癌物佛波酯誘導下，癌細胞釋放的H2O2濃度隨誘導時間、致癌劑濃度的變化而變化的情況。 此外，我們還使用一些發光物質如luminol、發光材料如AuCNs、AgNPs等對GQDs和NGQDs分別進行功能化，並研究了功能化物質對兩種量子點材料發光性質的調節作用。結果表明，使用發光物質或發光材料作為功能化物質可以增強GQDs的發光，而發光性質的增強並不完全取決於功能化物質的螢光發射量子產率。基於功能化後的GQD較強的電化學發光性質和豐富的活性基團，我們將其套用一些分析對象的測定中。 該項目豐富了石墨烯材料特性研究的內容，為新型納米材料的開發利用提供了新的思路，也拓寬了電化學發光生物感測分析的研究和套用領域。
