磁性納米復(fù)合粒子固定化酶及水凝膠微球聚集體的研究.pdf

1、人體中的眾多生物量參數(shù)是很多疾病觀察、診斷、治療的重要指標(biāo)。這其中膽固醇濃度被作為心腦血管疾病重要的參考指標(biāo)，而對(duì)血糖濃度快速靈敏的檢測(cè)則對(duì)糖尿病人的診斷和治療具有很重要的臨床意義。光纖生物傳感技術(shù)作為一門新興的學(xué)科，是光纖傳感和生物傳感兩種技術(shù)的交叉產(chǎn)物，借助于二者的快速進(jìn)步，在臨床醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、微電子學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)受到廣泛的重視與關(guān)注。光纖酶催化生物傳感器是其中一個(gè)重要的研究方向。用磁性粒子固定生物酶有利于粒子的聚集和分離，可以重復(fù)循

2、環(huán)使用，同時(shí)在制備磁性粒子時(shí)引入熒光指示劑，使酶催化作用直接傳達(dá)至熒光劑，可利用其將傳感器微型化，從而保證了傳感器的響應(yīng)速率與準(zhǔn)確度。
　　隨著科技的發(fā)展，人們已經(jīng)不滿足于只對(duì)單一參數(shù)的檢測(cè)，轉(zhuǎn)而進(jìn)行檢測(cè)雙參數(shù)以及多參數(shù)的嘗試，選取合適的“開(kāi)–關(guān)”材料是關(guān)鍵。選擇N–異丙基丙烯酰胺單體（NIPAAm）制成智能水凝膠微球，其低臨界溶解溫度（LCST）約為35oC，該微球響應(yīng)速度快，易于控制粒徑。將固定了生物酶的納米復(fù)合粒子包覆在智能

3、水凝膠微球中，通過(guò)改變外界環(huán)境的溫度來(lái)控制微球的“溶脹–收縮”過(guò)程。當(dāng)凝膠溶脹時(shí)，呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，待測(cè)物可以穿過(guò)網(wǎng)絡(luò)與生物酶作用，發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)；當(dāng)凝膠收縮時(shí)，待測(cè)物無(wú)法與生物酶接觸，反應(yīng)停止，以此實(shí)現(xiàn)智能化控制。上述研究為開(kāi)發(fā)多參數(shù)光纖生物傳感器打下基礎(chǔ)。
　　本文的主要研究成果包括以下三個(gè)方面：
　?。?）制備了具有介孔結(jié)構(gòu)的磁性熒光納米粒子（Fe3O4@SiO2(F)@meso-SiO2），并對(duì)其進(jìn)行了各種表征和性能的

4、測(cè)試。以該粒子固定膽固醇氧化酶（COD），通過(guò)測(cè)試出不同固定化條件及催化條件下酶的相對(duì)活性大小，從而獲得了最優(yōu)固定化條件：3–氨基丙基三已氧硅烷（APTES）濃度2.5％（v/v），戊二醛（GA）濃度2.0%（v/v），給酶量10mg，pH值7.0；固定化COD的最優(yōu)適用pH值和最優(yōu)適用溫度分別為7.0和50oC；COD固定后其耐儲(chǔ)存性、耐熱性、操作穩(wěn)定性顯著提高。由于復(fù)合粒子中引入了Ru(bpy)3Cl2指示劑，在溶液中對(duì)溶解氧敏感，

5、可適用于基于酶催化和耗氧的多參數(shù)光纖生物傳感器。
　　（2）制備了固定化葡萄糖氧化酶（GOD）–水凝膠微球聚集體并研究了其酶催化“開(kāi)–關(guān)”性能。獲得了最優(yōu)的復(fù)合條件：?jiǎn)误w量為150mg、引發(fā)劑量為300μL、交聯(lián)劑量為30mg、去離子水為30mL。確定了固定化 GOD–水凝膠微球聚集體的最優(yōu)適用條件： pH=7.0，溫度為30oC。該聚集體可成為多參數(shù)光纖生物傳感器的敏感基元之一。
　?。?）設(shè)計(jì)并構(gòu)建了基于固定化GOD–水