基于氧化石墨烯构筑葡萄糖生物传感器的研究_图文.

李钊基于氧化石墨烯构筑葡萄糖生物传感器的研究图 12 GOx/RGO/GCE 不同扫速图 13 GOx/RGO/GCE 不同 pH 值图 10 是氧化石墨烯修饰在电极上之后，经过电化学还原的循环伏安曲线。

图 11 a、b 和 c 曲线分别为裸玻碳电极、电还原氧化石墨烯修饰玻碳电极和葡萄糖氧化酶在修饰电极上的循环伏安曲线。

图 12 是在0.01—1.0V/S 的扫速下酶修饰电极的循环伏安曲线。

图 13 是在不同 pH 值下，酶修饰电极的循环伏安曲线。

5 葡萄糖生物传感器的应用葡萄糖广泛存在于自然之中，在人类的身体中，周围的动物体内，各种食物里等等，可以得知我们对此非常依赖，所以对葡萄糖的有效控制也是必须的。

关于葡萄糖的检测有很多种方法，例如，光谱中的紫外光谱和红外光谱，色谱中的液相色谱和色谱质谱联用等等。

光谱和色谱对葡萄糖有良好地检测精度，但是这些检测设备的占地面积大和价格昂贵，也只能为大型医院和检测机构而采用。

然而家庭和个体需要一种快速，方便的检测设备，这样就使得小型化和便携化传感器的应用得到了发展。

如何使传感器能够接近于色谱的精确和高灵敏分析，在葡萄糖传感器方面，酶修饰电极构建传感器开始进入人们的研究范畴。

酶具有比任何无机、有机和络合催化剂高出很多倍的催化性能，而且酶的无毒性大大去除了直接检测人体的风险性，利用葡萄糖氧化酶对葡萄糖的良好催化，从而可以达到葡萄糖检测的准确性，高效性，快速化和无害化[8]。

新型葡萄糖生物传感器是纳米材料氧化石墨烯修饰电极而设计的传感器，在利用纳米材料的优异性能下，去实现第三代直接电子转移葡萄糖生物传感器。

直接电子转移葡萄糖生物传感器的应用会将葡萄糖检测的水平提升到另一个高度，将会扩大葡萄传感器在葡萄糖检测中应用范围。

这种传感器不仅可以满足于家庭和个体的需要，而且可以应 9
李钊基于氧化石墨烯构筑葡萄糖生物传感器的研究用于医院和检测机构的快速检测治疗。

第三代葡萄糖传感器的成功研制和应用可以证明氧化石墨烯能够帮助葡萄糖氧化酶在电极间进行直接的电化学反应和电子转移，在电化学传感和分析方面能够起到引导和激励的作用。

在以后的电化学传感和分析领域，氧化石墨烯的作用和影响将逐步扩大。

6 结论与展望石墨烯有极高的比表面积和优良的电导性，石墨烯的衍生物氧化石墨烯在溶液中能很好地分散，并且含氧官能团能够很好地共价和非共价地连接功能分子，电化学还原氧化石墨烯即保存了氧化石墨
烯的部分官能团又显现了石墨烯的优良电导性。

氧化石墨烯修饰电极在电化学上的应用将会有很大的发展潜力。

理论上，氧化石墨烯能够进行酶分子与电极间的
之间电化学转移[9]，我们通过实验去构造第三代直接电化学葡萄糖生物传感器，所得结果有明显现象，但与氧气参与的电子转移相比，电极的灵敏度和响应下限
还是有所差距，在无氧状态下无法达到在有氧参与下的电化学响应，更无法企及超越有氧的电化学响应。

不过，可以肯定的是，这次实验的尝试还是鼓舞了我们构
建直接电化学反应的葡萄糖生物传感器的信心。

在接下来的工作中，我们将要更
多查阅相关前沿文献，借鉴的同时创新，总结时不忘批判性思考，在氧化石墨烯
的功能化方面进行改进，在电极修饰方法和实验上进行优化，在酶选择和固定方
法上进行探讨，为实现真正理想的葡萄糖生物传感器而努力。

10
李钊基于氧化石墨烯构筑葡萄糖生物传感器的研究参考文献 [1] Heller A, Feldman B. Electrochemical glucose sensors and their applications in diabetes management[J]. Chemical reviews, 2008, 108(7: 2482. [2] Wang J. Electrochemical glucose biosensors[J]. Chemical reviews, 2008, 108(2: 814. [3] 孙莹莹.葡萄糖氧化酶/
纳米材料单层或多层膜用于构筑葡萄糖生物传感器[D].吉林大学,2008. [4] 卫银银.
新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究[D].华东师范大学,2011. [5] Unnikrishnan B, Palanisamy S, Chen S M. A simple electrochemical approach to fabricate a glucose biosensor based on graphene-glucose oxidase biocomposite[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2012. [6] Subrahmanyam K S, Ghosh A, Gomathi A, et al. Covalent and Noncovalent Functionalization and Solubilization of Graphene[J]. Nanoscience and Nanotechnology Letters, 2009, 1(1: 28-31. [7] 邹正光 , 俞惠江 , 龙
飞 , 范艳煌 . 超声辅助 Hummers 法制备氧化石墨烯 [J]. 无机化学学
报,2011,(09:1753-1757. [8] 石文韬,邸静,马占芳. 电化学葡萄糖传感器[J]. 化学进
展,2012,(04:568-576. [9] Chen D, Feng H, Li J. Graphene Oxide: Preparation, Functionalization, and Electrochemical Applications[J]. Chemical Reviews, 2012, 112(11: 6027-6053. 致谢这篇论文的完成，得到了很多人的帮助。

在此非常感谢周喜斌副
教授的辛勤指导和连茜雯、何志芳师姐的实验帮助，还要感谢西北师范大学校级
科研资助金的资助和团队成员王彤彤、蒋欢的共同努力。

最后感谢我的父母在日常学习和生活上对我的关心和帮助。

11
指导教师职称预评成绩指导教师预评评语年答辩小组评定成绩答辩小组评审意见月日答辩委员会终评成绩答辩委员会终评：意答辩委员会主任（签章）年月见答辩小组组长（签字）：年月日日说明：1. 成绩评定均采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。

2. 评语内容包括：学术价值、实际意义、达到水平、学术观点及论证有无错误等。