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第一章 绪论1

1.1 生物电化学的发展过程1

1.2 生物兼容性电极在生物电化学研究中的作用3

1.3 生物兼容性电极的制备和表征5

1.3.1 修饰电极制备技术5

1.3.2 修饰电极常用的表征手段8

1.4 生物兼容性电极的应用领域及相应研究进展9

1.4.1 生物小分子的电化学检测9

1.4.2 电化学型的生物传感器9

1.4.3 蛋白质电化学的研究14

1.4.4 核酸电化学研究17

1.4.5 生物膜与仿生界面的研究19

1.4.6 致病机理与疾病诊疗方面的研究23

参考文献25

第二章 溶胶凝胶技术用于生物分子固定化及酶膜电极制备32

2.1 溶胶凝胶技术过程及其对生物分子的固定化33

2.2.1 实验方法35

2.2 葡萄糖氧化酶在溶胶凝胶体系中的固定化及其活性保持研究35

2.2.2 反应参数对固定化葡萄糖氧化酶活性的影响36

2.2.3 固定化葡萄糖氧化酶物理性质的研究36

2.2.4 溶胶凝胶技术用于葡萄糖氧化酶柱的制备及其催化活性的评价37

2.3 HRP酶膜电极的制备及其工作性能39

2.3.1 HRP酶电极制备条件的优化39

2.3.2 HRP酶电极对H2O2的安培响应及响应机理讨论40

2.3.3 pH对酶电极响应性能的影响41

参考文献44

第三章 纳米氧化物生物兼容性电极45

3.1 纳米氧化物的合成与表征45

3.2 纳米氧化物膜电极的制备49

3.3 纳米氧化物膜电极对H+响应特性的研究50

3.3.1 纳米氧化钴电极的pH响应性能51

3.3.2 纳米氧化锰电极的pH响应性能53

3.3.3 纳米氧化铅与纳米氧化钛电极的pH响应特性54

3.3.4 纳米氧化物膜电极对H+响应机理的研究55

3.4 纳米TiO2电极上实现对多巴胺与抗坏血酸的同时检测56

3.4.1 多巴胺在石墨与石墨基TiO2电极上电化学行为的比较57

3.4.2 抗坏血酸在石墨电极与TiO2-C上的电化学行为比较58

3.4.3 在抗坏血酸存在下TiO2-C电极对多巴胺的响应59

3.5 葡萄糖氧化酶在纳米TiO2膜上的固定及其催化活性研究60

3.5.1 GOD的固定化及GOD-TiO2酶电极的制备61

3.5.2 葡萄糖氧化酶在纳米TiO2粉体上的固定化62

3.5.3 GOD-TiO2膜电极的催化活性63

3.6 纳米SnO2修饰石墨电极对神经递质的分离检测及对NO的识别65

3.7 复合固体纳米SnO2修饰石墨电极测定生物体内的NO74

参考文献81

第四章 碳纳米管修饰电极的构置及应用研究85

4.1 碳纳米管85

4.1.1 碳纳米管的特征85

4.1.2 CNT的制备87

4.1.3 CNT的纯化88

4.1.4 CNT的应用前景90

4.2 CNT在分析化学领域的研究进展92

4.2.2 生物分子在CNT电极上的电化学行为93

4.2.1 SWNT涂膜在玻碳电极上的电化学特征93

4.2.3 SWNT用作纳米尺度的探针94

4.2.4 SWNT用作化学传感器95

4.3 CNT的功能化研究进展95

4.3.1 裁剪与功能化的重要性95

4.3.2 CNT的裁剪96

4.3.3 CNT功能化97

4.3.4 功能化CNT的表征104

4.3.5 功能化CNT的应用及前景展望105

4.4 碳纳米管镶嵌修饰电极的构置及对神经递质的电分离测定106

4.4.1 涂层及镶嵌修饰电极的制备107

4.4.2 羧基化碳纳米管镶嵌石墨修饰电极及对DA和AA的电催化107

4.4.3 CNT修饰电极的孔性界面对电分离DA和AA的影响113

4.4.4 MWNT镶嵌电极同时测定DA和5-HT121

4.5 环糊精／碳纳米管复合修饰电极的构置及在分子识别领域中的应用128

4.5.1 CD与MWNT的相互作用131

4.5.2 CD/CNT复合修饰电极的制备133

4.5.3 环糊精／碳纳米管复合修饰电极对尿酸的选择性测定134

4.5.4 环糊精／碳纳米管复合修饰电极对胸腺嘧啶的电催化测定142

4.5.5 L-半胱氨酸在环糊精／碳纳米管复合修饰电极上的伏安测定148

4.5.6 CD/CNT复合修饰电极对硝基酚异构体的分离与识别能力153

参考文献161

第五章 自组装生物兼容性电极的构置及研究168

5.1 白组装硫醇单层膜电极的性能及其在酶传感器中的应用169

5.1.1 金电极表面自组装硫醇单层膜的形成和电化学行为研究169

5.1.2 固定化辣根过氧化酶的电化学行为研究及对H2O2的检测178

5.1.3 抗体电极的制备并应用于肠毒素的测定187

5.2 自组装磷脂双层膜电极的电化学和光电化学性质研究193

5.2.1 s-BLMs的电化学性质研究195

5.2.2 自组装于ITO表面的磷脂双层膜的制备及光电行为研究203

5.3 自组装混合双层膜电极的性能及其对生物膜功能的模拟212

5.3.1 HBMs的制备和电化学性质研究213

5.3.2 HBMs与蜂毒素相互作用的电化学研究221

5.4 DNA自组装电极的构置及性能225

5.4.1 ssDNA及dsDNA电极的制备226

5.4.2 四种碱基衍生物电化学行为的研究227

5.4.3 ssDNA与dsDNA电极光电行为的特征229

5.4.4 循环伏安及交流阻抗技术表征电极上杂交反应的发生231

5.4.5 响应机理讨论232

参考文献233

第六章 核酸性质的电化学研究240

6.1 DNA与硫堇分子相互作用的研究241

6.1.1 硫堇和DNA分子相互作用的电化学技术表征244

6.1.2 硫堇和DNA分子相互作用的光谱研究247

6.1.3 硫堇和dsDNA分子作用的表观结合常数的测定252

6.2 多巴胺与DNA分子间相互作用的研究253

6.2.1 多巴胺与DNA间相互作用的电化学方法表征254

6.2.2 多巴胺与DNA间相互作用的光谱法及凝胶电泳表征258

6.2.3 多巴胺-DNA的结合常数的计算263

6.3 电化学法研究大黄素与DNA的相互作用267

6.3.1 交流阻抗法269

6.3.2 循环伏安法271

6.4 本章小结273

参考文献274

7.1 电极界面性质对细胞色素c电化学行为的影响277

第七章 蛋白质性质与功能的表面电化学研究277

7.1.1 细胞色素c在自组装金电极上的电化学行为特征279

7.1.2 细胞色素c在纳米TiO2膜电极上的电化学行为特征280

7.1.3 细胞色素c在PEG电极上的电化学行为特征281

7.1.4 机理讨论283

7.2 heme蛋白在纳米TiO2膜电极界面上的直接电子传递过程286

7.2.1 三种heme蛋白在TiO2膜电极上直接电化学过程的获得287

7.2.2 heme蛋白在TiO2膜电极上的异相反应动力学290

7.2.3 血红蛋白电化学行为与溶液pH的关系292

7.2.4 NO分子与血红蛋白之间的相互作用293

7.3 天花粉蛋白诱导细胞凋亡机理的研究296

7.3.1 实验方法296

7.3.2 TCS的电化学行为特征297

7.3.3 TCS蛋白中含Fe的可能性分析299

7.3.4 去铁前后TCS电化学性质的变化300

7.3.5 去铁前后TCS诱导U937细胞凋亡行为的变化301

7.3.6 TCS与去铁TCS在体外翻译系统中对蛋白抑制作用的比较302

7.4 本章小结303

参考文献304

第八章 生物兼容性电极的展望306

8.1 在生命科学研究中的应用306

8.1.1 探索生物膜的结构和功能306

8.1.2 研究仿生界面上生物大分子的电子转移过程308

8.1.3 酶电极和第三代生物电化学传感器309

8.1.4 仿生电化学控制释放310

8.2 新型化学修饰电极311

8.1.5 其他311

8.3 在分析化学中的应用312

8.3.1 选择性富集与分离312

8.3.2 电催化313

8.3.3 选择性渗透313

8.3.4 化学传感器313

8.3.5 生物兼容性电极用于分析化学的前景314

参考文献315

后记319