無機(jī)納米材料應(yīng)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(shù)，它是結(jié)合了醫(yī)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等多學(xué)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(diǎn)，生物傳感器在臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境檢測和食品工業(yè)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)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(guān)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(yīng)過程等都是是關(guān)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(jìn)出發(fā)，將無機(jī)納米粒子或有機(jī)無機(jī)復(fù)合納米材料應(yīng)用于酶傳感器，從而構(gòu)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(lán)/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(lán)納米顆粒(nano-PB)，然后利用殼聚糖-納米金復(fù)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(shù)(EIS)，循環(huán)伏安法(CV)和計時電流法考察了電極的電化學(xué)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(yīng)，檢測下限為1.6×10-6mol/L。此外該傳感器具有響應(yīng)快、穩(wěn)定性好和選擇性良好的特點(diǎn)，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(fù)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(dǎo)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(fù)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(shù)，循環(huán)伏安法和計時電流法考察了電極的電化學(xué)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(yīng)，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(yīng)快、穩(wěn)定性好和選擇性良好的特點(diǎn)，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(fù)合膜為固定基質(zhì)的高靈敏度的葡萄糖傳感器的研究復(fù)合材料由于其往往發(fā)揮各種成分材料的優(yōu)點(diǎn)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(jìn)行摻雜，制得導(dǎo)電性好、比表面積高的殼聚糖復(fù)合膜，并

6、且兼具有生物兼容性好、易成膜性的優(yōu)點(diǎn)。以此復(fù)合膜為基質(zhì)，進(jìn)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(fù)合膜有效地增加了電極的有效面積并具有較好的導(dǎo)電性，制得的傳感器對葡萄糖具有較高的響應(yīng)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(yīng)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(xué)參數(shù)米氏常數(shù)