新型酶電極研究及其在生物傳感和環(huán)境檢測中的應(yīng)用.pdf

1、酶生物傳感器是以酶分子為識別元件，利用酶的高效高特異性催化等生物特征，實現(xiàn)對酶反應(yīng)底物、酶反應(yīng)抑制劑或激活劑等的高靈敏檢測的技術(shù)。隨著科技和工業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴重，污染物排放量日益增加。開發(fā)新型酶生物傳感器運用于高效檢測環(huán)境污染物成為生物傳感領(lǐng)域的研究前沿之一。本學(xué)位論文中，我們簡要綜述了酶生物傳感器的工作原理、制備方法及其應(yīng)用，并結(jié)合重金屬離子對酶的抑制作用，研發(fā)了系列高性能酶電極及酶抑制型生物傳感器并將其應(yīng)用于酶反應(yīng)底物及

2、抑制劑等環(huán)境污染物的檢測。具體工作如下:
　　(1)提出了聚酪氨酸(PTy)-酪氨酸酶(Tyr)-葡萄糖氧化酶(GOx)復(fù)合物(PTy-Tyr-GOx)修飾電極的簡易制備方法及其對Tyr底物（雙酚A和苯酚）、Tyr抑制劑(Cr(Ⅲ))、GOx底物（葡萄糖）和GOx抑制劑(Cr(Ⅵ))傳感的應(yīng)用。以酪氨酸(Ty)為聚合單體，Tyr為催化劑催化氧化Ty聚合的同時包埋Tyr和GOx，將所得酶復(fù)合物滴于金電極表面，成功制備了雙酶生物傳感器

3、并用于葡萄糖、酚類污染物及重金屬離子的檢測。實驗結(jié)果表明，所得PTy-Tyr-GOx/Au電極對葡萄糖檢測的靈敏度高達146.4μA mM-1cm-2，檢測下限(LOD)為0.22μM，線性范圍為1.0μM～2.3×103μM;對Cr(Ⅵ)的LOD低至5nM線性范圍為0.01～0.12μM;檢測雙酚A的靈敏度為2845μA mM-1cm-2，LOD為16nM，線性范圍為0.1～12.1μM;對Cr(Ⅲ)的LOD為80 nM，線性范圍為0

4、.1～1.0μM。該生物傳感器實現(xiàn)了同時對多種物質(zhì)的高靈敏檢測，同時穩(wěn)定性好、制備及操作簡單，有望在葡萄糖、酚類物質(zhì)及重金屬離子檢測中廣泛應(yīng)用。
　　(2)以去甲腎上腺素(NE)為聚合單體，在H2O2存在下，利用辣根過氧化物酶(HRP)催化NE氧化聚合的同時包埋HRP和GOx，成功合成了雙酶生物聚合物(PNE-GOx-HRP)，藉此構(gòu)建了雙酶生物傳感器。實驗結(jié)果表明，所構(gòu)建的傳感器在5.0×10-4～0.42 mM與0.42～3.

5、4 mM兩個濃度范圍內(nèi)對葡萄糖均有良好的線性響應(yīng)關(guān)系，靈敏度分別高達628.38μA mM-1 cm-2和208.85μA mM-1 cm-2，LOD為0.08μM;對Cr(Ⅵ)的LOD低至0.2 nM，線性范圍為0.5～6.0 nM;檢測H2O2的靈敏度為33.83μA mM-1 cm-2，LOD為29μM，線性范圍為0.05～30.15 mM;對Cr(Ⅲ)的LOD為0.1μM，線性范圍為0.1～3.8μM。所制備的傳感器對葡萄糖、H

6、2O2以及重金屬離子均具有高靈敏度響應(yīng)，同時LOD低且抗干擾能力優(yōu)異。相比常規(guī)的生物傳感器對單一底物的檢測，本文中所制備的傳感器實現(xiàn)了對多種物質(zhì)的檢測，相對降低了成本且提高了效率，有望在葡萄糖、H2O2及重金屬離子檢測中得到廣泛應(yīng)用。
　　(3)基于陽離子聚電解質(zhì)PDDA的還原性及MWCNTs優(yōu)良的導(dǎo)電性和高比表面積，通過一步水熱法成功合成了MWCNTs-AuPtPdNPs納米復(fù)合材料。將所合成的復(fù)合材料滴干于金電極表面，然后通過

7、靜電吸附作用在復(fù)合材料修飾金電極表面吸附GOx，構(gòu)建了性能良好的GOx/MWCNTs-AuPtPd NPs/Au電極。將所制備的酶電極運用于對葡萄糖的檢測，靈敏度為74.03μA mM-1cm-2，LOD為2.4μM，線性范圍為10μM～7.0 mM。利用Cr(Ⅵ)和Ag+對GOx活性的抑制作用，所得修飾電極同時實現(xiàn)了對Cr(Ⅵ)和Ag+的檢測，對Cr(Ⅵ)的LOD低至8nM，線性范圍在10 nM～110 nM之間。實驗結(jié)果表明MWCN