柔红霉素在多碳纳米管复合物修饰电极上的电化学反应【开题报告】.doc

1、 毕业论文 开题报告 化学工程与工艺 柔红霉素在多碳纳米管复合物修饰电极上的电化学反应 一、选题的背景、意义 （所选课题的历史前景、国内外研究现状和发展趋势） 碳纳米管，被称为 21 世纪的“梦幻材料”，是由自然界最稳定的碳碳共价键组成的完美结构、直径为纳米级的管状大分子。自从 1991年被发现以来，由于其独特的结构和奇特的力学、电学、热学等特性以及其潜在的应用前景而倍受人们的关注。作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员，碳纳米管韧性很高，导电性极强，场发射性能优良，兼具金属性和半导体性。因为性能奇特，被科学家称为未来的 “超级纤维”。应用覆盖材料、化学、化工、生物、电子、热学和能源等多个领域。

2、 碳纳米管是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级）的一维量子材料，主要由呈六边形排列的碳原子构成数层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约 0.34nm。 碳纳米管独特的结构使其具有良好的性能：抗拉强度是钢的 100 倍，但重量不及钢的 1/6；韧性高；稳定性好；抗离子轰击能力强；导电性强；比表面积大；兼具金属和半导体的性质；轴向导热性好；电磁屏蔽优越。 碳纳米管属于晶态碳，其管壁与石墨结构一样。通常，大批量生产的低维纳 米材料本身存在着许多缺陷，分散性也比较差。特别是碳纳米管的表面结构往往影响电学、力学和光学等诸多性能。这些因素降低了碳纳米管作为纳米材料的优越性能，影响

3、了碳纳米管的应用。为了改善碳纳米管表面结构，一般采用表面修饰方法，从而改善或改变碳纳米管的分散性、稳定性以及与其他物质之间的相容性，赋予其新的物理、化学、机械性能和新的功能 5。为此，国内外的研究者对碳纳米管开展了各种表面修饰方法研究。 柔红霉素为一种新型的抗癌药 , 可以和 DNA分子结合抑制核酸的合成，具有广泛高效的抗癌性 ，对乳腺癌、急性白血病、恶性淋巴瘤 、消化道癌及其它实体瘤有效。因此，研究它的检测方法和反应机理都具有重要意义。 二、相关研究的最新成果及动态 2.1 碳纳米管修饰电极在生命电分析化学中的应用进展 8 CNT修饰电极在分析化学中的应用研究有很多报道 8-10，主要涉及

4、CNT修饰电极的制备、在电化学分析及生物传感器等方面的应用。碳纳米管修饰电极上的 CNT可作为一种良好的促进剂来加速电子的传递，从而能有效地改善蛋白质在电极上的电子转移，实现对蛋白质的直接电化学研究。多巴胺 (DA)是一种重要的儿茶酚胺类神经递质，也是碳纳米管修饰电极研究中涉 及最多的对象之一。一采用 CNT修饰电极能明显改善 DA在常规电极上过电位高、电极反应缓慢、灵敏度低等问题。此外，该类电极还对其共存物抗坏血酸 (AA)、尿酸 (UA)等有很好的电分离能力。 Guo等引将小牛胸腺 DNA通过 PDDA组装到 CNT修饰的金电极上，利用压电阻抗技术对 DNA的组装进行实时监测，发现 DNA

5、仍保持活性，可与药物盐酸氯丙嗪发生相互作用。 CNT修饰电极还广泛用于嘌呤及其代谢物、生物碱、药物、氨基酸等的研究中。 2.2 碳纳米管修饰电极在食品分析中应用进展 电分析方法具有简便、快速、环保、成本低廉等优势 ，是食品生产控制、质量检测、理论研究新型重要工具 11。碳纳米管修饰电极能测定食物中重金属阳离子、阴离子及其化合物、有机物等物质。例如姜冉等 利用碳纳米管 (CNT)修饰玻碳电极，经吸附富集、交换介质后，方波溶出伏安法测定微量铅 ,富集 1 h后， Pb2+检出限为 1.010一 mol/L，应用该电极测定水样中微量铅，回收率为 92.0102.0。肖亦 等报道碳纳米管修饰电极同时测

6、定铜和镉的电分析方法，用线性扫描伏安法测定，当铜和镉离子浓度分别为 8 010-7 2 010-5mol/L和 5.0101 2.510 mol/L时，线性关系良好。CNT修饰电极用于食品分析是将纳米科技、食品科学及分析化学有机结合的研究。目前 CNT修饰电极研究工作已取得较大进展，但仍存在实验结果重复性较差、酶易失活、制备工艺较繁琐、难以规模化生产等问题。随着研究应用不断推进，该类电极在灵敏度、稳定性、线性范围、工作电压、信噪比、抗干扰等方面要求越来越高，有待更深入研究。 2.3 碳纳米管修饰电极 在药物分析中的应用进展 用碳纳米管修饰电极还可以对丝裂霉素 c，亚硝酸盐，土霉素，头孢噻肟钠，

7、对苯二酚，苯酚，萘酚，阿霉素。 （增加相关文献 ！） 采用循环伏安法、微分脉冲伏安法、计时安培法研究了对苯二酚在多壁 碳纳米管修饰电极上的电化学行为， 碳纳米管修饰电极对对苯二酚的电化学氧化有明显的催化作用。对比裸玻碳电极 , 其峰电流明显增强 , 氧化还原峰电位差减小 , 可逆性增加。 采用现场光谱电化学技术 “结合循环伏安和红外光谱等手段 “研究了柔红霉素的电极过程 “并提出了可能的还原机理 结果表明 “柔红霉素的还原途径与其浓度存在一定的联系 (稀溶液的还原经历一 ECE过程得到两个电子还原为柔红霉氢醌后 “发生化学反应脱去 7位上的糖基侧链 “得到的 7-去氧柔红霉醌继续被还原 “生成

8、的自由基中间体可发生歧化反应或通过分子间缔合而稳定 .当溶液浓度较大时 “柔红霉素分子在得到一电子生成半醌自由基中间体后 “以其双分子缔合物的形式稳定存在 。 三维激发发射荧光光谱与化学计量学交替三线性分解 (ATLD)二阶校正法相结合，对血浆液和尿液中柔红霉素 (DM)进行定量测定。实验不需对血浆和尿液预测样进行萃取等分离预处理，选取激发波长 410 530 nm，发射波长550 650 nm，分别每隔 5 nm取一个数据，利用激发发射荧光扫描分别获得两个三维响应数阵 (大小为 21 25 12)。当组分数选择为 3时 ，血浆和尿液校正集中盐酸柔红霉素的相对浓度与实际浓度的相关系数分别为 r

9、l=0 9990和 r2=0 9952，经 ATLD算法解析得到的血浆和尿液预测样中柔红霉素平均回收率分别为 (92 8 7 6)和 (94 7 4 4)。 应用线性扫描伏安法和循环伏安法研究盐酸柔红霉素在银盘电极上的电化学行为及其与牛血清白蛋白 (BSA)的相互作用 . 结果表明 ,在 pH 6. 50Britton2Robinson缓冲溶液中 ,盐酸柔红霉素有一灵敏的还原峰 ,峰电位 Ep - 0. 64 V ( vs. SCE) ,缓冲液加入 BSA后盐 酸柔红霉素的还原峰峰电流下降 ,据此建立了 BSA的电化学测定方法 . 在优化条件下 ,峰电流与 BSA浓度于 1. 0 10 - 8

10、 1. 0 10 - 4 mol L - 1 ( r = 0. 9965)范围内呈线性关系 ,检出限为 5. 0 10 - 9 mol L - 1. 同时还测定了盐酸柔红霉素与 BSA 的结合比和结合常数 . 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标 1. 研究内容： （ 1）修饰电极的制备及性能研究； （ 2） 柔红霉素 在修饰电极表面的电化学响应； （ 3）优 化实验条件，改变修饰电极和反应条件； （ 4）建立一种新的测定 柔红霉素 的实验方法。 2. 研究方法（技术路线）： 在含 柔红霉素 的 磷酸盐缓冲溶液于电解池中 ，以碳纳米管修饰电极为工作电极，

11、银 /氯化银为参比电极，铂电极为对电极，电路保持开路搅拌富集 5min，静置 30s， 在 -0.2 1.0V电位范围内，以100 mV/s的扫描速率进行循环伏安扫描。根据循环伏安图研究碳纳米管修饰电极对 柔红霉素 的电催化作用，并依照氧化峰电流的大小，对 柔红霉素 进行定量分析。每次扫描结束后，将电极置于 空白底液 中循环扫描至无峰，用二次水淋洗 ，用滤纸小心吸干方可进行下一次扫描，这样可保持修饰电极良好的稳定性和重现性。 3.研究难点： (1).电催化反应的最佳条件选取难以掌握 (2).多壁碳纳米管 复合物 修饰电极 修饰 电极的制备 (3).干扰物存在时的影响 4.研究目的： 本次论文的

12、主要目标是本次论文的主要目标是采用 多壁碳纳米管 复合物 修饰电极 来研究 柔红霉素 的电化学行为，并研究影响修饰电极伏安行为的因素，建立一种新型的分析方法，同时研究影响测定的干扰因素，并将此法用于实际样品的测定。 参考文献 ： 1Tang Guang(汤光 ) Modem Pharmacology(现代药物学 ) Beijing(北京 )： China MedicoPharmaceutical Science andTechnology Publishing House(中国医药科技出版社 )， 1992： 757 2 Vonhoff DD， Rozeneweig M， Layard M，

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