蛋白質在多元復合材料中的直接電化學與電催化研究.pdf

1、研究蛋白質的直接電化學和電催化行為,對于了解生命過程的氧化還原機理,生命體內(nèi)的電子轉移過程及建立高靈敏的檢測方法等提供理論依據(jù)。離予液體(TLs)具有導電性高、電化學窗口寬、化學和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點,因此廣泛用于電化學和電分析領域。納米材料具高比表面積、生物相容性好、易于功能化等性質使之成為電化學生物傳感器方面最有潛力的材料。本文利用多元復合材料的協(xié)同作用,構建多種第三代蛋白質電化學生物傳感器,并研究了血紅素蛋白質的直接電化學與電催化行為

2、。本論文主要進行了以下幾個方面的研究工作:
　　1.采用水熱法合成了四氧化三鉆(Co3O4)納米花和鉬酸銅(Cu3Mo2O9)納米塊,并將其用于肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)直接電化學的研究。以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([BMIM]BF4)為粘合劑和修飾劑,制得了離子液體修飾碳糊電極(CILE)。分別以制備的CILE為基底電極,以殼聚糖(CTS)、Nafion、Co3O4納米花、Cu3Mo2O9、石墨烯(GR)、1-乙

3、基-3-甲基咪唑溴化物([EMIM]Br)等為修飾材料采用涂布法將蛋白質固定在工作電極的表面構建了二種電化學生物傳感器為CTS/Mb-GR-Co3O4-IL/CILE和Nafion/Hb-GR-Cu3Mo2O9-IL/CILE。考察了Hb和Mb在不同修飾電極上的直接電化學和電催化行為。采用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外可見吸收光譜、傅立葉變換紅外光譜和電化學法對修飾電極進行了表征和研究。實驗結果表明Mb和Hb在

4、不同的復合修飾膜內(nèi)基本保持了其生物活性,循環(huán)伏安掃描出現(xiàn)一對準可逆峰形良好且穩(wěn)定的氧化還原峰,離子液體和多種納米材料之間的協(xié)同作用能極大的促進電子傳遞速率,研究了Hb和Mb的直接電化學行為,求解了相關的電化學參數(shù)。并進一步考察了修飾電極對三氯乙酸(TCA)的電催化行為。
　　2.采用同時還原氧化石墨烯(GO)和六氯鉑酸(H2PtCl6)的方法制備了石墨烯-鉑(GR-Pt)復合材料,并將其用于構建肌紅蛋白(Mb)生物傳感器。以離子液

5、體1-丁基吡啶六氟磷酸鹽(BPPF6)為粘合劑和修飾劑,制得了離子液體修飾碳糊電極(OLE),并將Mb、Nafion、石墨烯-鉑(GR-Pt)復合材料涂布到該修飾電極表面,實現(xiàn)了Mb的有效固定,進而研究了Mb在該修飾電極上的直接電化學和電催化行為。紫外-可見吸收光譜(UV-vis)和傅立葉變換-紅外光譜(FTIR)結果表明Mb在復合修飾膜中保持了其生物活性并表現(xiàn)出良好的電化學行為。在pH7.0的PBS緩沖溶液中,進行循環(huán)伏安掃描可看到一

6、對峰形良好穩(wěn)定的準可逆氧化還原峰,求解了相關的電化學參數(shù)。Nafion/Mb-GR-Pt/CILE對TCA表現(xiàn)出較好的電催化行為,檢測范圍較寬,檢測限較低。
　　3.以離子液體BPPF6為粘合劑和修飾劑,制得CILE為基底電極。用Nafion、石墨烯(GR)、碲化鎘(CdTe)復合材料將Hb修飾到CILE表面,構建了蛋白質生物傳感器Nation/Hb-GR-CdTe/CILE。用紫外一可見吸收光譜圖(UV-vis)、透射電子顯微鏡