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纳米孔结构材料因其独特的结构,及在不同环境条件下对外界刺激具有高灵敏度的响应性,成为制备生物传感器的首选材料,近年来备受关注。本论文选择具有等离激元(plasmonic)光学特性的Ag/Au双金属纳米壳结构以及单个玻璃毛细管纳米孔作为传感平台,研究其表面功能化方法及在生物检测中的应用。具体工作如下: (1) Ag/Au双金属纳米壳(Ag/Au NSs)结构具有独特的光学性质。通过静电层层组装的方式,将葡萄糖氧化酶(GOx)固定于中空的Ag/Au NSs表面,得到在溶液中分散性良好的杂化Ag/Au-GOx NSs体系。固定于Ag/Au NSs表面的GOx在葡萄糖和氧气存在的条件下,会发生酶催化氧化反应并原位生成过氧化氢,H2O2会将双金属Ag/Au NSs中的Ag组分选择性溶解,使得原本完整的纳米壳结构变为多孔结构。酶生化反应与贵金属纳米结构的plasmonic加工成功相结合,可以用于酶法制备多孔空心纳米结构,并用于葡萄糖的光学法灵敏测定,检测下限为0.5μM。 (2)选择GOx作为模型酶,利用对酶催化反应有响应的Ag/Au双金属纳米壳作为自传感平台,原位光学法检测纳米壳表面结合的GOx的酶活性,灵敏度比传统比色法测定GOx酶活性高1-2个数量级。固定于Ag/Au NSs表面的GOx的活性(与游离的GOx相比)具有显著提高(表观米氏常数Km=0.115 mM);单层聚电解质(聚-L-组氨酸)对GOx的再次固定作用会显著提高纳米粒子表面固定的GOx的酶活性;其中,两边吸附固定型葡萄糖氧化酶(“sandwiched-type”GOx)比一边吸附固定型葡萄糖氧化酶(“anchored-type”GOx)具有更好的热稳定性及耐碱性。 (3)我们使用激光玻璃毛细管拉制仪可以直接制备孔径~100 nm的玻璃纳米孔,并用电化学方法对孔径进行估算。通过利用温和的表面受限酶催化反应,在玻璃毛细管纳米孔的工作区域成功的修饰了超薄金纳米膜,并首次用透射电子显微镜(TEM)、TEM面扫元素分析及X-射线能谱(EDX)分析等方法对金膜修饰前后的玻璃纳米孔进行表征分析。金纳米薄膜的plasmonic性质通过对荧光量子点淬灭效应进一步得到证实。纳米金膜作为功能化纳米孔的起点,可通过广为熟知的Au-S键相互作用,在金纳米孔内表面修饰不同的巯基分子,实现对纳米孔离子电流整流性质的转换。 (4)选用玻璃毛细管纳米孔作为传感平台,通过层层修饰法对纳米孔内表面修饰超薄金膜,并在其内表面通过Au-S键作用组装2-硫脲嘧啶,用于非酶法尿酸检测。该检测方法简单,不需要复杂的设备及昂贵的试剂,而且检测尿酸的选择性及重复性均很好,该传感平台还可被多次重复使用。更值得一提的是,2-硫脲嘧啶功能化的玻璃毛细管纳米孔还可用于实际血清样品中尿酸的检测。