納米材料修飾ITO電極電化學(xué)生物傳感器的制備及應(yīng)用.pdf

1、本論文的研究工作中采用了已廣泛應(yīng)用于工業(yè)中且可以大批量生產(chǎn)的ITO電極作為工作電極，利用其良好的導(dǎo)電性能和光透性，引入金溶膠和納米復(fù)合材料等修飾電極，改進(jìn)酶的固定化技術(shù)，提高固定化酶的催化效率，進(jìn)一步構(gòu)建新型電化學(xué)生物傳感器。主要研究工作如下： 1、研制了一種可以快速分析H2O2的新型無(wú)試劑生物傳感器。該方法是將辣根過氧化物酶(HRP)和電化學(xué)底物四甲基聯(lián)苯胺(TMB)共吸附于金膠殼聚糖仿生膜(Au-Ch)修飾的摻銦氧化錫(IT

2、O)電極表面，利用固定化的TMB作為電子媒介體來(lái)檢測(cè)溶液中H2O2的濃度。在掃速小于60mV/s時(shí)，掃速與電流響應(yīng)成一次方關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)為0.999，該電極表現(xiàn)為一個(gè)表面控制電極過程。制備的生物傳感器分別采用掃描電鏡、分光光度法和電化學(xué)方法進(jìn)行了表征。對(duì)一系列影響生物傳感器性能的因素如固定的HRP和TMB的濃度，緩沖液的pH值和反應(yīng)溫度都進(jìn)行了優(yōu)化選擇。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，H2O2的檢測(cè)線性范圍為0.10-1.15mM，其線性相關(guān)系數(shù)

3、為0.998(n=10)，信噪比為3時(shí)，檢測(cè)限為1μM。通過流動(dòng)注射技術(shù)對(duì)生物傳感器的穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，隨著連續(xù)17次相同濃度的H2O2的測(cè)定，生物傳感器的安培電流響應(yīng)并沒有明顯的減少。該傳感器的制備為以工業(yè)化批量生產(chǎn)的ITO電極為基體電極來(lái)構(gòu)建成本低廉的生物傳感器提供了有利的平臺(tái)。 2、研制了一種新型安培免疫傳感器，用于測(cè)定人血清中前列腺特異性抗原(PSA)的含量。該方法是將辣根過氧化物酶標(biāo)記PSA抗體(Anti-P

4、SA)和TMB共同固定于Au-Ch修飾的ITO電極表面。掃速小于45mV/s時(shí)表現(xiàn)為表面控制過程，掃速大于45mV/s時(shí)表現(xiàn)為擴(kuò)散控制過程。將固定有Anti-PSA和TMB的免疫傳感器與待測(cè)PSA抗原一起培育，通過H2O2-HRP-TMB電化學(xué)體系來(lái)測(cè)定免疫傳感器上形成的免疫復(fù)合物。在最佳優(yōu)化條件下，PSA的線性檢測(cè)范圍為5.0-30ng/mL，檢測(cè)限為1.0ng/mL。 3、研制了一種快速分析H2O2的新型無(wú)試劑生物傳感器。該

5、方法是將HRP和TMB共固定于金納米粒子與巰基(-SH)在ITO電極表面形成的AuS自組裝層上。利用固定化的TMB作為電子轉(zhuǎn)移媒介體來(lái)檢測(cè)溶液中H2O2的濃度。在掃速小于50mV/s時(shí)，掃速與電流響應(yīng)成一次放關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)為0.998，該電極表現(xiàn)為一個(gè)表面控制過程。制備的生物傳感器通過光學(xué)法和電化學(xué)方法進(jìn)行了表征。對(duì)下列影響生物傳感器性能的因素如固定的HRP和TMB的濃度，緩沖液的pH值和反應(yīng)溫度都進(jìn)行了優(yōu)化選擇。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，

6、H2O2的檢測(cè)線性范圍為0.005-1.5mM，其線性相關(guān)系數(shù)為0.998(n=14)，信噪比為3時(shí)，檢測(cè)限為1μM。通過流動(dòng)注射技術(shù)對(duì)生物傳感器的穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，隨著連續(xù)15次相同濃度的H2O2的測(cè)定，該生物傳感器的安培電流響應(yīng)并沒有明顯減少。 4、本文研制了一種可以快速測(cè)定葡萄糖含量的新型電化學(xué)雙酶生物傳感器。即將HRP和葡萄糖氧化酶(GOx)同時(shí)固定在銀碳納米管/殼聚糖復(fù)合膜(Ag-CNT-Ch)修飾的ITO電

7、極上。固定的GOx催化葡萄糖生成葡萄糖酸和H2O2，生成的H2O2在HRP催化下與鄰苯二胺(OPD)發(fā)生反應(yīng)生成電活性氧化產(chǎn)物2，3-二氨基吩嗪。隨著葡萄糖濃度的增加，H2O2-HRP-OPD體系生成的2，3-二氨基吩嗪的量也增加，因而得到的安培電流響應(yīng)信號(hào)也呈增大趨勢(shì)。該生物傳感器通過電化學(xué)方法進(jìn)行了表征。影響生物傳感器性能因素如固定的HRP和GOx的濃度，緩沖液的pH值和OPD的濃度都進(jìn)行了條件優(yōu)化選擇。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)葡萄糖的