基于MFe2O4尖晶石型磁性纳米材料的生物传感器研究

磁性高分子微球兼具高分子和磁性纳米材料的性质，具有表面效应和体积效应、磁效应、功能基特性和生物相容性等优点，是用做生物材料固定的良好载体，能改善固定酶的稳定性和活性、显著提高生物传感器检测的灵敏度、缩短生化反应的时间、延长传感器的寿命。本项目拟采用溶胶-凝胶法合成几种典型的MFe2O4（M = Zn、Fe、Co、Ni、Cu）（或掺杂其他金属离子的）尖晶石型铁氧体纳米材料，运用静电纺丝技术制备磁性壳聚糖微球作为固定酶等生物分子的载体，设计基于MFe2O4尖晶石型磁性纳米材料的生物传感器，运用电化学方法系统研究不同的尖晶石型铁氧体对生物传感器性能的影响，探讨响应机理，揭示影响传感器性能的关键因素，为显著提高传感器性能提供实验积累和基础研究资料；结合丝网印刷和微电子技术制备丝网印刷电极生物传感器，为基于MFe2O4尖晶石型磁性纳米材料的生物传感器的应用与开发奠定基础。

尖晶石型磁性纳米材料作为一种新型的纳米材料，由于其具有独特的磁学、光学、电学性能，近年来颇受信息、生命、材料等领域研究工作者的青睐。本项目采用溶胶-凝胶法、水热法、静电纺丝法等合成了几种典型的MFe2O4（M = Mn、Co、Ni、Cu，或掺杂其他金属离子）的尖晶石型磁性纳米材料，设计基于MFe2O4尖晶石型磁性纳米材料的葡萄糖、过氧化氢等生物传感器，运用电化学方法系统研究了不同的尖晶石型磁性纳米材料对生物传感器性能的影响，探讨了不同材料生物传感器的响应机理，优化了影响传感器性能的关键因素。在此基础上，引入石墨烯纳米材料，制备了石墨烯/MnCo2O4纳米纤维复合材料，通过X射线衍射、傅里叶红外光谱、能量散射光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜以及透射电子显微镜等方法对其组分、结构及形貌进行表征。该石墨烯/MnCo2O4纳米纤维不仅具备尖晶石型复合氧化物的电催化活性，而且由于石墨烯的掺入，其对葡萄糖分子的电催化性能提高为原先的2倍多，线性范围也拓宽了1个数量级。本项目研究为进一步拓展尖晶石型磁性纳米材料的应用提供了新的思路，为基于尖晶石型磁性纳米材料的生物传感器的应用与开发奠定了基础。