肌醇六磷酸鹽(鈣、鎂和鋅)膜的制備及其傳感器的應(yīng)用.pdf

1、生物傳感器是由物理、生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、電子技術(shù)等多門學(xué)科互相融匯滲透成長(zhǎng)起來(lái)的一種高新技術(shù)，是一種將生物感應(yīng)元件的專一性與一個(gè)能夠產(chǎn)生和待測(cè)物濃度成比例的信號(hào)傳導(dǎo)器結(jié)合起來(lái)的分析裝置。因?yàn)槠渚哂蟹治鏊俣瓤?、選擇性好、靈敏度高、成本低，且能在復(fù)雜體系中進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，現(xiàn)已在環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物、食品、醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥、及軍事醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域表現(xiàn)出無(wú)限廣闊的應(yīng)用前景，世界各國(guó)對(duì)其引起了極大的關(guān)注。對(duì)生物傳感器的基本原理、特點(diǎn)、分類及在食品分析、環(huán)境監(jiān)

2、測(cè)、軍事和生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，并對(duì)生物傳感器的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。
　　隨著蛋白質(zhì)科學(xué)的迅猛發(fā)展，眾多的科學(xué)研究者對(duì)基于蛋白質(zhì)（酶）電子傳遞而研制新型電化學(xué)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(shí)，對(duì)納米材料的運(yùn)用，各類新型電化學(xué)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(gè)分子含有6個(gè)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(qiáng)絡(luò)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(xué)生物傳感器領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，引起了越來(lái)越多科學(xué)研究者的關(guān)注，對(duì)其結(jié)構(gòu)、應(yīng)用和性質(zhì)進(jìn)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(gòu)筑一個(gè)電化學(xué)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(guò)氧化氫型電化學(xué)生物傳感器。
　　(1)肌醇六磷酸鈣膜固定辣根過(guò)氧化酶制備過(guò)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(duì)辣根過(guò)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(jiàn)吸收光譜、電化學(xué)阻抗光譜和循環(huán)伏安法對(duì) Nafion/HRP/Ca-IP6/GCE膜進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明吸附了HRP仍然能夠保持原有的生物活性，并實(shí)現(xiàn)了辣根過(guò)氧化物酶在電極表面的直接電子轉(zhuǎn)移。該修飾電極對(duì)過(guò)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(cè)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(cè)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(yīng)用于生物傳感器的直接電化學(xué)通過(guò)水熱合成的方法，制得孔狀的肌醇六磷酸鎂，再將辣根過(guò)氧化物酶（HRP）修飾到這個(gè)孔狀結(jié)構(gòu)上，利用其固定辣根過(guò)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(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）對(duì)肌醇六磷酸鎂形貌進(jìn)行表征，并用電化學(xué)交流阻抗光譜（EIS）表征電極的修飾過(guò)程，紫外-可見(jiàn)吸收光譜和循環(huán)伏安法對(duì)Nafion/HRP/Mg-IP6/GCE膜進(jìn)一步的表征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明吸附了HRP仍然能夠保持原有的生物活性，實(shí)現(xiàn)了辣根過(guò)氧化物酶在電極表面的直接電子轉(zhuǎn)移。該修飾電極對(duì)過(guò)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(cè)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(cè)限和較高的電催化效率。
　　(3)辣根過(guò)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(xué)研究利用肌醇六磷酸鹽中磷酸鍵與金屬離子的強(qiáng)絡(luò)合能力，通過(guò)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(guò)氧化物酶（HRP）配位作用，固載大量的辣根過(guò)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中借助場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）對(duì)喇叭花狀肌醇六磷酸鋅形貌進(jìn)行表征，并用電化學(xué)交流阻抗光譜（EIS）表征電極的修飾過(guò)程。紫外-可見(jiàn)吸收光譜結(jié)合電化學(xué)結(jié)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(shí)