無機納米材料應用于新型電流型酶生物傳感的研究.pdf

1、生物傳感器是近年來發(fā)展起來的一項新型分析測量技術，它是結合了醫(yī)學、物理、化學、生物等多學科的綜合研究。同時，由于其具有成本低、靈敏度高、制備簡單的優(yōu)點，生物傳感器在臨床醫(yī)學、環(huán)境檢測和食品工業(yè)等領域有著重要的應用。自1967年第一支葡萄糖氧化酶傳感器誕生以來，酶傳感器的發(fā)展就越來越受到人們的關注并已用于多種成分的測定。而在酶傳感器的研究中，酶的固定化以及固定于電極表面的酶的催化反應過程等都是是關鍵的環(huán)節(jié)，對酶傳感器的靈敏度、選擇性、壽命

2、等有直接影響。本文正是從酶的固定化以及酶催化過程的研究和改進出發(fā)，將無機納米粒子或有機無機復合納米材料應用于酶傳感器，從而構建了多種酶傳感器。本文的主要研究工作分為三部分：
　　 ⑴基于殼聚糖-納米金/納米普魯士藍/L-半胱氨酸修飾的葡萄糖傳感器的研究。首先在金電極表面修飾帶正電荷的L-半胱氨酸，再利用靜電吸附作用固定普魯士藍納米顆粒(nano-PB)，然后利用殼聚糖-納米金復合膜將葡萄糖氧化酶(GOD)固定于修飾電極表面，制成

3、新型的葡萄糖傳感器。通過交流阻抗技術(EIS)，循環(huán)伏安法(CV)和計時電流法考察了電極的電化學特性。在優(yōu)化的實驗條件下，該傳感器在葡萄糖濃度為3.0×10-6～1.0×10-3 mol/L范圍內(nèi)有線性響應，檢測下限為1.6×10-6mol/L。此外該傳感器具有響應快、穩(wěn)定性好和選擇性良好的特點，能有效排除常見干擾物質(zhì)如抗壞血酸、尿酸等對測定的影響。
　　 ⑵基于殼聚糖復合膜/納米鉑/納米聚苯胺修飾的電流型過氧化氫傳感器的研究。

4、在金電極表面修飾一層具有良好導電性和高比表面積的納米聚苯胺膜(nano-PANI)，然后將納米鉑(PtNP)分散在納米聚苯胺膜中，最后利用殼聚糖-納米金復合膜將辣根過氧化氫酶(HRP)固定于修飾電極表面。通過掃描電鏡考察了納米聚苯胺膜的修飾過程，并利用交流阻抗技術，循環(huán)伏安法和計時電流法考察了電極的電化學特性。在優(yōu)化的實驗條件下，該傳感器在過氧化氫(H2O2)濃度為1.4×10-5～1.5×10-2 mol/L范圍內(nèi)有線性響應，檢測下限

5、為7.2×10-6mol/L，米氏常數(shù)為1.28 mmol/L。此外該傳感器具有響應快、穩(wěn)定性好和選擇性良好的特點，能有效排除常見干擾物質(zhì)如抗壞血酸、尿酸等對測定的影響。
　　 ⑶以納米金與碳納米管摻雜的殼聚糖復合膜為固定基質(zhì)的高靈敏度的葡萄糖傳感器的研究復合材料由于其往往發(fā)揮各種成分材料的優(yōu)點具有非常優(yōu)異的性能，得到了廣泛的研究和快速的發(fā)展。本文將納米金與碳納米管共同與殼聚糖進行摻雜，制得導電性好、比表面積高的殼聚糖復合膜，并

6、且兼具有生物兼容性好、易成膜性的優(yōu)點。以此復合膜為基質(zhì)，進一步修飾納米鉑，然后固定葡萄糖氧化酶，制得高靈敏度的葡萄糖生物傳感器。實驗數(shù)據(jù)證明殼聚糖復合膜有效地增加了電極的有效面積并具有較好的導電性，制得的傳感器對葡萄糖具有較高的響應靈敏度以及較低的檢測下限，同時具有較好的選擇性。在優(yōu)化條件下，該傳感器對葡萄糖的現(xiàn)行相應范圍為6.0×10-7～3.5×10-3 mol/L，檢測限為1.9×10-7 mol/L，同時酶催化動力學參數(shù)米氏常數(shù)