基于功能化的石墨烯基复合材料的生物传感器研究

本项目拟从氧化石墨烯出发，利用其羟基、羧基等功能化基团，首先对石墨烯进行功能化修饰，使其进一步获得巯基、胺基等功能化基团，进而与其它纳米材料如金纳米粒子、硅溶胶、钛溶胶以及高分子材料杂化形成具有功能化基团的石墨烯复合材料；选择端基为氨基、巯基的核酸适配体，用吸附、交联、自组装等方法，将核酸适配体固定在功能化的石墨烯基材料上构建生物传感器，用于对凝血酶(thrombin)、溶解酵素(lysozyme)、腺苷(adenosine)及ATP等目标生物分子的检测。采用电化学、谱学等手段对适配体的固定化效率、传感器性能进行表征，研究石墨烯基材料的功能化基团与适配体的固定、生物传感器性能之间的关系。本项目的开展将为基于核酸适配体的生物传感器研究以及石墨烯基材料的应用研究开辟新的领域。

本项目旨在对石墨烯进行功能化修饰，制备出适用于生物分子检测的光、电化学传感器。首先用化学方法制备了氧化石墨烯，再用还原剂还原氧化石墨烯制备石墨烯。用壳聚糖、离子液体在不同溶剂中分散石墨烯，获得了均匀的石墨烯分散液；用金纳米粒子、铂纳米粒子、氧化铜纳米粒子功能化石墨烯，获得了石墨烯复合物。利用石墨烯的电催化特性实现了生物大分子如细胞色素c、超氧化物歧化酶（SOD）、血红蛋白等具有氧化还原特性的蛋白质的直接电化学氧化还原，制备出新型生物传感器；利用石墨烯复合物上金属纳米粒子的催化作用，实现对生物分子的电催化；利用石墨烯对单链核酸适配体、小分子肽链有较高亲合力以及对量子点荧光的猝灭特性，成功构建了用于生物小分子、蛋白酶分析的荧光探针，提高测定灵敏度，形成具有高光学活性的荧光turn-on传感器。本项目的研究拓宽了石墨烯应用的领域，为生物分析科学提供了新方法和手段。