基于導電納米粒子與植酸自組裝制備生物傳感器及其性能研究.pdf

1、近些年，納米技術(shù)的迅猛發(fā)展，使其在電化學生物傳感器的應(yīng)用得到了深入的研究。在電化學生物傳感器的構(gòu)建過程中，生物酶的固定化是關(guān)鍵技術(shù)之一，至今，大量的報道證明載體材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)在很大程度上影響著固定化酶的各種性能，許多研究者致力于載體材料的研究中。
　　 正是因為納米材料具有比表面積大、吸附能力強、表面活性中心多等優(yōu)點，若將其引入生物傳感器中，就能增強酶在載體表面上的固定化作用，增加酶的吸附量和穩(wěn)定性，有效地提高生物傳感器的靈敏

2、度和各項性能，對于載體也應(yīng)該有不同的選擇，可以固載更多的酶，使電子通過載體有更好的運輸效果，發(fā)展更多的能保持酶生物活性的納米材料，在載體上構(gòu)建性能優(yōu)良、易于制作的電化學生物傳感器。
　　 植酸(又稱肌醇六磷酸酯，IP6)是一種天然物質(zhì)，具備一些獨特的優(yōu)點，如生物相容性好，無毒和對環(huán)境友好，可以用來固定酶和蛋白質(zhì)，它主要存在于植物組織中，尤其是在麩類、種子中，作為磷的主要存在形式。每個分子有6個非共平面的磷酸酯鍵，能與金屬納米粒子

3、或金屬氧化物納米粒子發(fā)生強絡(luò)合作用；并且我們發(fā)現(xiàn)在加熱條件下，植酸分子可以自組裝成膠束，形成一些磷酸酯鍵在內(nèi)部連接，另一些磷酸酯鍵保留在球狀膠束的外面，這種特殊的結(jié)構(gòu)類似于生物膜，磷脂以尾對尾形式連接在內(nèi)部，親水性磷脂基團朝外，這種結(jié)構(gòu)有利于蛋白質(zhì)和酶吸附在膠束球內(nèi)部或外部。本文中利用綠色物質(zhì)植酸結(jié)合納米粒子通過自組裝的方法制備了如下兩種用于檢測過氧化氫的第三代生物傳感器：
　　 (1)本章節(jié)介紹了一種制作簡單、可拋棄型、成本低

4、廉的過氧化氫(H2O2)生物傳感器。通過自組裝技術(shù)，血紅蛋白(Hb)被成功地固定到了在植酸和氯金酸的混合液中生長得到的金顆粒修飾的ITO玻璃電極上。通過紫外-可見吸收光譜進行表征，結(jié)合電化學方法測試的結(jié)果表明：金顆粒依舊發(fā)揮了金納米粒子的優(yōu)秀的生物相容性和電子傳遞性的特點，使吸附在其表面的Hb保持了良好的生物活性，并實現(xiàn)了直接電子轉(zhuǎn)移。并且通過進一步研究可得該生物傳感器Nafion/Hb/Au/ITO對H2O2檢測的線性范圍為3×10-

5、5M～8.9×10-4M和8.9×10-4M～2.39×10-3M，檢測限為6×10-6M(信噪比S/N=3)。米氏常數(shù)(KappM)為0.0995mM。相同實驗條件下，制備電極對相同濃度H2O2的響應(yīng)電流的相對標準偏差(R.S.D)在1.73％左右；從全面的實驗結(jié)果說明這種方式和方法制備的過氧化氫生物傳感器具有制作簡單、成本低、即拋型、較寬的檢測范圍、較短的響應(yīng)時間和較好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性。
　　 (2)基于植酸膠束、氧化鋅納米

6、粒子(ZnO)和血紅蛋白通過自組裝技術(shù)制備了另一種制作簡單、可拋棄型、成本低廉的過氧化氫(H2O2)生物傳感器。將ITO玻璃交替浸入植酸膠束(IP6micelles，簡稱IP6m)、氧化鋅納米粒子后將血紅蛋白成功地固定到了由植酸膠束和氧化鋅的組裝后的混合膜上。通過紫外-可見吸收光譜進行表征，結(jié)合電化學方法測試的結(jié)果表明：植酸膠束和氧化鋅納米粒子的生物親和性為血紅蛋白提供了良好的類生物環(huán)境，使其保持原有的活性，并且通過植酸上的磷酸基團和高

7、等電點氧化鋅將血紅蛋白牢牢的固定在了表面的混合膜內(nèi)，使Hb實現(xiàn)了與電極間的直接電子轉(zhuǎn)移。并且通過進一步研究得出該生物傳感器Nafion/Hb/ZnO/IP6m/ITO對H2O2檢測的線性范圍為3×10-6M～5.523×10-3M，檢測限為5×10-7M(信噪比S/N=3)。米氏常數(shù)(KappM)為1.84mM。相同實驗條件下，制備電極對相同濃度H2O2的響應(yīng)電流的相對標準偏差(RS.D)在3.4％左右；從實驗結(jié)果說明這種方式和方法制備

8、的過氧化氫生物傳感器具有制作簡單、成本低、即拋型、對H2O2檢測具有較寬的檢測范圍、較短的響應(yīng)時間和較好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性。
　　 (3)補篇：核酸適體是單鏈寡核苷酸片段，對靶分子具有高親和力和高特異性，具有常規(guī)識別分子(如抗體和酶)所不具備的一些優(yōu)點，基于核酸適體制備了一種用于檢測腺苷的免標記電化學傳感器。將腺苷的核酸適體與帶巰基的捕獲探針通過硫-巰鍵組裝到金電極表面，用6-巰基己醇作為缺陷探針封閉電極表面，得到的MCH/Apt