基于酶固定新材料新方法的幾種安培酶電極研究.pdf

1、生物傳感分析是一種將生物活性材料(如酶、抗原/抗體、適體)的分子識別功能與物理化學(xué)傳感換能技術(shù)有機結(jié)合的現(xiàn)代分析化學(xué)分支，該技術(shù)操作便利、分析速度快、易于實時監(jiān)測和自動化、成本低、選擇性好、靈敏度高，并已廣泛用于臨床分析，食品安全和環(huán)境檢測等領(lǐng)域。生物活性分子的固定是研制生物傳感器的關(guān)鍵步驟之一，固定材料和方法的研究對改善傳感器的性能至關(guān)重要，也是當(dāng)前的研究熱點。聚電解質(zhì)材料一直是電化學(xué)研究的熱點，在生物傳感領(lǐng)域也受到關(guān)注。本學(xué)位論文中

2、，我們對生物傳感器(主要是電化學(xué)生物傳感器)和聚電解質(zhì)進(jìn)行了簡要綜述，并基于海藻酸鈉(AlgNa)、聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)、金屬離子、普魯士藍(lán)復(fù)合物，研究了酶的高效固定，所研制的葡萄糖和乳酸安培酶電極具有優(yōu)異的傳感性能，主要工作內(nèi)容如下：
　　 1.將AlgNa和PDDA混合，基于靜電作用得到相互貫穿(互穿)網(wǎng)絡(luò)型聚合物復(fù)合材料(PDDA-Alg)，滴于電極表面，其Alg部分可結(jié)合金屬離子(Fe3+或Ca2+等)而形

3、成AlgFe或AlgCa凝膠，并包埋葡萄糖氧化酶(GOx)(或乳酸氧化酶(LOx))，制得安培酶電極。采用目視法、掃描電鏡和電化學(xué)方法研究了PDDA、Alg和Fe3+的相互作用。優(yōu)化條件下，PDDA-AlgFe-酶/Au和PDDA-AlgCa-酶/Au電極具有很好的第一代傳感性能(納摩爾濃度級的檢測限，靈敏度>50μAcm-2mM-1，穩(wěn)定性好)，優(yōu)于典型的已有多糖生物聚合物固定材料。采用溶液態(tài)苯醌(BQ)或二茂鐵甲酸(Fc)為電子媒介

4、體的酶電極也具有良好的第二代傳感性能。以酶電極為陽極、葡萄糖(或乳酸)為燃料所構(gòu)建的生物燃料電池(BFCs)也具有優(yōu)異性能。互穿網(wǎng)絡(luò)型Alg聚合物復(fù)合材料有望在生物分析領(lǐng)域獲得更廣泛應(yīng)用。
　　 2.發(fā)現(xiàn)PDDA與K3Fe(CN)6可發(fā)生相互作用而產(chǎn)生沉淀，但不能固定在電極上；而互穿網(wǎng)絡(luò)型PDDA-Alg復(fù)合聚合物與K3Fe(CN)6發(fā)生相互作用后，得到可穩(wěn)定地固載于電極上且具有優(yōu)良電化學(xué)活性的電極修飾膜，基于此Fe(CN)63

5、-PDDA-Alg修飾膜固定LOx，研制了高性能的乳酸安培酶電極。采用目視法和電化學(xué)方法表征了各種相互作用。所制乳酸傳感器線性檢測范圍為2.0μM-1.61mM，靈敏度高(83.7μAcm-2mM-1)，檢測限低(77nM，S/N=3)，穩(wěn)定性好。同時可以有效催化NO2-的還原，線性區(qū)間5.0μM-9.7mM，靈敏度83.7μAcm-2mM-1，同時用于實際樣品檢測，效果較好。
　　 3.發(fā)現(xiàn)氯金酸與亞鐵氰化鉀可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并生

6、成普魯士藍(lán)復(fù)合物(Au-PBc)，基于目視法和紫外-可見分光光度法對其進(jìn)行了表征。在鐵氰化鉀和氯金酸的混合液中，以硫酸鉀為電解質(zhì)，通過循環(huán)伏安法也可電沉積該Au-PBc，所制Au-PBc修飾電極可催化H2O2的電還原反應(yīng)，籍此檢測H2O2具有良好分析性能(檢測電位-0.05V，線性區(qū)間0.2-20mM，靈敏度104.5μAcm-2mM-1)。另外，利用包有酶的復(fù)合物PDDA-Alg-GOx與Au-PBc/Au電極構(gòu)建了高性能葡萄糖傳感器