基于新型納米材料修飾電極的第三代酶生物傳感器的研究.pdf

1、酶是生物大分子，其電活性基團(tuán)或氧化還原中心被包埋在多肽鏈內(nèi)部，很難與電極表面進(jìn)行接觸，因此，酶與電極之間很難直接進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移。而納米材料由于具有獨(dú)特的電學(xué)、催化特性及良好的生物相容性，因此納米材料作為電極修飾材料，具有很高的活性和選擇性。利用納米材料對(duì)電極進(jìn)行修飾，可使電極擁有大的比表面積，優(yōu)良的吸附性能等，進(jìn)而增大電流響應(yīng)，降低檢測(cè)限。本論文分別將GR、GR-ZnO-Ag和g-C3N4納米材料作為修飾材料，制備了ChOx/CS-GR/

2、GCE膽固醇酶生物傳感器、GCE/GR-ZnO-Ag-CS/GOx/nafion和nafion/GOx/CS-g-C3N4/GCE葡萄糖酶生物傳感器，研究了酶的直接電化學(xué)與電催化行為。制備的傳感器具有寬的檢測(cè)范圍、低的檢測(cè)限、好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性等，可用于實(shí)際樣品的檢測(cè)。
　　(1)以天然石墨為原料采用微波法制備出了氧化石墨烯(GO)，通過(guò)簡(jiǎn)單的原位還原法將殼聚糖-氧化石墨烯(CS-GO)還原為殼聚糖-石墨烯(CS-GR)。將膽固醇

3、氧化酶(ChOx)固定在CS-GR復(fù)合材料修飾的玻碳電極(GCE)上，制備了ChOx/CS-GR/GCE電極，實(shí)現(xiàn)了ChOx的直接電化學(xué)。采用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、傅立葉變換紅外光譜(FI-IR)、循環(huán)伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)及差分脈沖伏安法(DPV)等表征手段對(duì)產(chǎn)物及電極進(jìn)行了表征，研究了電極的導(dǎo)電性能、電催化性能、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。結(jié)果表明:制備的ChOx/CS-GR/GCE電極有寬的響應(yīng)范圍(0.0

4、05-1.0mM)，低的檢出限（0.715μM），低的Michaelis-Menten常數(shù)（17.39μM）和高的電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)Ks(2.85s-1)。此外，生物傳感器也表現(xiàn)出了好的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和很高的特異性，可以完全排除UA、AA、DA和葡萄糖的干擾，可用于實(shí)際樣品的檢測(cè)。
　　(2)以天然石墨、硝酸銀(AgNO3)、檸檬酸(C6H8O7)及二水合乙酸鋅(Zn(CH3COO)2·2H2O)為原料，采用微波法合成PRGO-Zn

5、O-Ag納米復(fù)合材料并利用原位還原的方法將部分還原的氧化石墨烯(PRGO)徹底還原為GR。將葡萄糖氧化酶(GOx)固定在GR-ZnO-Ag-CS復(fù)合材料修飾的玻碳電極(GCE)上，制備了GCE/GR-ZnO-Ag-CS/GOx/nafion葡萄糖酶生物傳感器，實(shí)現(xiàn)了葡萄糖氧化酶的直接電化學(xué)。采用X射線衍射(XRD)、拉曼光譜(RS)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、循環(huán)伏安(CV)及差分脈沖伏安法(DPV)等表征手段對(duì)產(chǎn)物及電極

6、進(jìn)行了表征，研究了電極的導(dǎo)電性能、電催化性能、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。結(jié)果表明:制備的GCE/GR-ZnO-Ag-C S/GOx/nafion葡萄糖酶生物傳感器具有寬的響應(yīng)范圍(0.1-12.0mM)，低的檢出限(10.6μM)，低的Michaelis-Menten常數(shù)(0.25mM)和高的電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)Ks(2.85s-1)。此外，生物傳感器也表現(xiàn)出了好的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和很高的特異性，可以完全排除UA、AA、DA的干擾，可用于實(shí)際樣品的檢測(cè)

7、。
　　(3)以三聚氰胺為原料成功制備了g-C3N4納米材料。將葡萄糖氧化酶(GOx)固定在CS-g-C3N4復(fù)合材料功能化的玻碳電極(GCE)上，制備了nafion/GOx/CS-g-C3N4/GCE葡萄糖酶生物傳感器，實(shí)現(xiàn)了葡萄糖氧化酶的直接電化學(xué)。采用x-射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、循環(huán)伏安(CV)及差分脈沖伏安法(DPV)等表征手段對(duì)產(chǎn)物及電極進(jìn)行了表征，研究了電極的導(dǎo)電性、電催化性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。結(jié)