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天津大学硕士研究生选题报告及论文工作计划表硕士生姓名：学号： 2013208187入学年月： 2013.9 所属学院：材料学院专业：材料工程导师姓名：许鑫华课题名称：基于铂纳米颗粒修饰的三维聚吡咯水凝胶的葡萄糖酶传感器的构建1、课题来源： （1）导师研究课题的一部分（2）自己选择课题 （3）其它 （选一项打√）2、项目所属性质：（1）基础研究（2）应用基础研究√ （3）应用研究 （4）开发研究 （5）工程设计 （选一项打√）3、预计论文完成时间： 2015 年5 月 30 日 选 题 报 告 时 间：2014 年9 月 29 日 参加报告范围及人数：高分子系部分教师及部分硕士研究生评议组成员姓名：许鑫华蒋世春黄定海马桂秋侯信尚英瑞李景庆职称：教授教授教授教授教授副教授副教授　拟选课题国内、外的研究动态、水平、存在问题，并附主要参考文献：由于葡萄糖检测在传感器的方向、食品工业、环境工业领域有着广泛的的应用，因此对于葡萄糖浓度的快速的、有效的检测至关重要。糖尿病是一种常见的疾病，世界卫生组织将其列为十大疑难病症之一，发病率极高，近年来呈上升趋势，被认为是胰岛素缺乏和代谢紊乱的结果，反映为血糖浓度高于或者低于80-120mg/dL（4.4-6.6mM）[1]。糖尿病可引发多种疾病，包括心脏病、肾衰竭和失明等，这些并发症可以通过严格的血糖浓度控制来避免，因此血糖浓度的监控和管理对病情的控制至关重要。数以百万计的糖尿病患者每天需要检测血糖的浓度使得血糖检测成为最为常见的分析，实际上葡萄糖生物传感器占据了整个传感器市场的85%，如此大的市场需求推动葡萄糖传感器不断创新。在众多血糖检测手段中，电化学电流型葡萄糖酶传感器由于具有简单、快速、灵敏度高等优点被广泛用于血糖监测[2]。1962年，Clark和Lyons报道了第一个葡萄糖氧化酶电极。1967年，Updike和Hicks首次研制出以铂电极为基体，将葡萄糖氧化酶固定在凝胶中的葡萄糖氧化酶电极，并用于定量检测血清中的葡萄糖含量。其后经过半个世纪的努力，葡萄糖传感器的研究和应用已经取得很大的进展。根据葡萄糖传感器检测葡萄糖的过程中所涉及的电化学电荷传递机理，电流型葡萄糖传感器的发展历程可归结为三个阶段。第一代电流型葡萄糖传感器利用氧气作为电极与葡萄糖氧化酶之间的电子介体传递电子，这类传感器存在背景电流大、极易受环境中氧气和过氧化氢浓度的影响、抗干扰性能、重复性、稳定性差等缺点。第二代葡萄糖酶传感器利用电子介体代替氧气作为电子受体，这些电子介体能够实现电子在酶的氧化还原中心与工作电极表面之间的快速传递，从而加速了电极反应。对于这类传感器，如何设计与选择酶、电子介体与工作电极之间的条件是提高传感器电子传导效率的关键。第三代葡萄糖酶传感器是基于酶与工作电极之间的直接的电子传递而设计的，与经典的酶电极相比，既不需要氧气分子，也不使用电子介体作为电子受体，这类传感器是将酶直接固定在工作电极表面，使酶的活性中心与工作电极表面接近，因此传感器的响应速度更快、灵敏度更高、抗干扰性更好[2]。由于酶具有极高的催化活性、特异选择性、高度的灵敏度、可逆性好，已逐渐用于化学催化、食品等众多领域，GOx是一种较为稳定的酶，广泛用于葡萄糖传感器[3]，但是由于酶固有的生物体本质使得酶很容易受环境的影响，比如温度、湿度、pH等的变化，都会影响酶的活性，除此之外复杂的酶的固定化过程，导致酶的稳定性和催化活性受到影响。酶具有三维空间结构，使得酶的氧化还原中心与电极表面的电子的传递受到限制，因此酶电极与被测体系之间有效的电子传递至关重要，有效提高酶的活性中心和电极表面的电子传递效率同时不影响酶的活性成为酶传感器要解决的关键问题[4]。目前文献中报道过的酶的固定方式有，通过共价键结合、非共价键结合或者物理包埋法，固定酶的基体材料有，纳米和介孔的金属氧化物[5]，各种金属纳米材料[6, 7]，导电聚合物[8]，介孔结构硅或碳材料[9]，溶胶凝胶体系[10]，纳米碳材料，包括石墨烯和碳纳米管[3, 11]，近年来多种材料的复合用于酶的固定呈上升趋势，如石墨烯和纳米结构的金属氧化物的复合[12]，除此之外，导电聚合物凝胶由于具有优异的性能用于酶的固定备受关注。导电聚合物水凝胶具有亲水的三维的网络结构，可以含有大量的水，既具有凝胶的吸水膨胀性和多孔网络结构，又兼有有机导电体的电化学性质，同时具有良好的生物相容性，在传感领域、药物释放领域、能量储存领域有很好的应用前景[8, 13]，目前这些软物质材料只可以通过一小部分途径得到，一般是在一个非导电的凝