肌醇六磷酸鹽(鈣、鎂和鋅)膜的制備及其傳感器的應用.pdf

1、生物傳感器是由物理、生物、醫(yī)學、化學、電子技術等多門學科互相融匯滲透成長起來的一種高新技術，是一種將生物感應元件的專一性與一個能夠產(chǎn)生和待測物濃度成比例的信號傳導器結合起來的分析裝置。因為其具有分析速度快、選擇性好、靈敏度高、成本低，且能在復雜體系中進行在線連續(xù)監(jiān)測的特點，現(xiàn)已在環(huán)境監(jiān)測、生物、食品、醫(yī)學、醫(yī)藥、及軍事醫(yī)學等領域表現(xiàn)出無限廣闊的應用前景，世界各國對其引起了極大的關注。對生物傳感器的基本原理、特點、分類及在食品分析、環(huán)境監(jiān)

2、測、軍事和生物醫(yī)學上的應用進行了綜述，并對生物傳感器的發(fā)展前景進行了展望。
　　隨著蛋白質科學的迅猛發(fā)展，眾多的科學研究者對基于蛋白質（酶）電子傳遞而研制新型電化學生物傳感器投入了高漲的熱情和給予了濃厚的興趣。與此同時，對納米材料的運用，各類新型電化學生物傳感器也不斷孕育而生。
　　肌醇六磷酸是一種環(huán)境友好型試劑，每個分子含有6個非共平面的磷酸酯鍵，磷酸酯鍵能與納米金屬氧化物或金屬納米粒子發(fā)生強絡合作用，生成新的肌醇六磷酸鹽

3、。新型肌醇六磷酸鹽具有生物親和性，這些新型功能化材料作為良好的電子傳遞媒介在電化學生物傳感器領域獲得了廣泛的應用，引起了越來越多科學研究者的關注，對其結構、應用和性質進行了深入的探索。本論文目的在于利用自身合成的納米材料，借助納米功能化材料在電極表面構筑一個電化學傳感界面，使其能夠有效的固定酶，具體研發(fā)了以下3種過氧化氫型電化學生物傳感器。
　　(1)肌醇六磷酸鈣膜固定辣根過氧化酶制備過氧化氫生物傳感器本章節(jié)主要利用肌醇六磷酸鈣（

4、Ca-IP6）的磷酸酯鍵及Ca2+對辣根過氧化物酶（HRP）具有靜電吸引和螯合作用，將其自組裝于玻碳電極（GCE）表面，制備Nafion/HRP/Ca-IP6/GCE生物傳感器。用紫外-可見吸收光譜、電化學阻抗光譜和循環(huán)伏安法對 Nafion/HRP/Ca-IP6/GCE膜進行了表征。實驗結果表明吸附了HRP仍然能夠保持原有的生物活性，并實現(xiàn)了辣根過氧化物酶在電極表面的直接電子轉移。該修飾電極對過氧化氫有良好的電催化活性，線性范圍為2.

5、67×10-7～1.07×10-6 mol L-1，最低檢測限為1.30×10-7 mol L-1（信噪比S/N=3），米氏常數(shù)(）為0.259 mmol L-1。該生物傳感器擁有較低的檢測限，較高的電催化效率和較好的穩(wěn)定性及重現(xiàn)性。
　　(2)孔狀肌醇六磷酸鎂膜應用于生物傳感器的直接電化學通過水熱合成的方法，制得孔狀的肌醇六磷酸鎂，再將辣根過氧化物酶（HRP）修飾到這個孔狀結構上，利用其固定辣根過氧化物酶，將其自組裝于玻碳電極（

6、GCE）表面，制備 Nafion/HRP/Mg-IP6/GCE生物傳感器。用場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）對肌醇六磷酸鎂形貌進行表征，并用電化學交流阻抗光譜（EIS）表征電極的修飾過程，紫外-可見吸收光譜和循環(huán)伏安法對Nafion/HRP/Mg-IP6/GCE膜進一步的表征，實驗結果表明吸附了HRP仍然能夠保持原有的生物活性，實現(xiàn)了辣根過氧化物酶在電極表面的直接電子轉移。該修飾電極對過氧化氫有很好的電催化活性，線性范圍為1.00×1

7、0-7～9.80×10-5 mol L-1，最低檢測限為9.80×10-8mol L-1（信噪比S/N=3），米氏常數(shù)為0.121 mmol L-1。該生物傳感器具有令人滿意的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，擁有較低的檢測限和較高的電催化效率。
　　(3)辣根過氧化物酶在喇叭花狀肌醇六磷酸鋅膜修飾電極上的電化學研究利用肌醇六磷酸鹽中磷酸鍵與金屬離子的強絡合能力，通過直接沉淀法合成了一種喇叭花狀肌醇六磷酸鋅（Zn-IP6）納米材料。利用喇叭花狀肌醇

8、六磷酸鋅（Zn-IP6）和辣根過氧化物酶（HRP）配位作用，固載大量的辣根過氧化物酶，將其自組裝于玻碳電極（GCE）表面，制備 Nafion/HRP/Zn-IP6/GCE生物傳感器。實驗過程中借助場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）對喇叭花狀肌醇六磷酸鋅形貌進行表征，并用電化學交流阻抗光譜（EIS）表征電極的修飾過程。紫外-可見吸收光譜結合電化學結果表明，喇叭花狀肌醇六磷酸鋅具有很好的生物親和性，吸附在其上的HRP保持了很好的生物活性，實