蛋白質(zhì)在多元復(fù)合材料中的直接電化學(xué)與電催化研究.pdf

1、研究蛋白質(zhì)的直接電化學(xué)和電催化行為,對于了解生命過程的氧化還原機(jī)理,生命體內(nèi)的電子轉(zhuǎn)移過程及建立高靈敏的檢測方法等提供理論依據(jù)。離予液體(TLs)具有導(dǎo)電性高、電化學(xué)窗口寬、化學(xué)和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),因此廣泛用于電化學(xué)和電分析領(lǐng)域。納米材料具高比表面積、生物相容性好、易于功能化等性質(zhì)使之成為電化學(xué)生物傳感器方面最有潛力的材料。本文利用多元復(fù)合材料的協(xié)同作用,構(gòu)建多種第三代蛋白質(zhì)電化學(xué)生物傳感器,并研究了血紅素蛋白質(zhì)的直接電化學(xué)與電催化行為

2、。本論文主要進(jìn)行了以下幾個方面的研究工作:
　　1.采用水熱法合成了四氧化三鉆(Co3O4)納米花和鉬酸銅(Cu3Mo2O9)納米塊,并將其用于肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)直接電化學(xué)的研究。以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([BMIM]BF4)為粘合劑和修飾劑,制得了離子液體修飾碳糊電極(CILE)。分別以制備的CILE為基底電極,以殼聚糖(CTS)、Nafion、Co3O4納米花、Cu3Mo2O9、石墨烯(GR)、1-乙

3、基-3-甲基咪唑溴化物([EMIM]Br)等為修飾材料采用涂布法將蛋白質(zhì)固定在工作電極的表面構(gòu)建了二種電化學(xué)生物傳感器為CTS/Mb-GR-Co3O4-IL/CILE和Nafion/Hb-GR-Cu3Mo2O9-IL/CILE?？疾炝薍b和Mb在不同修飾電極上的直接電化學(xué)和電催化行為。采用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外可見吸收光譜、傅立葉變換紅外光譜和電化學(xué)法對修飾電極進(jìn)行了表征和研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Mb和Hb在

4、不同的復(fù)合修飾膜內(nèi)基本保持了其生物活性,循環(huán)伏安掃描出現(xiàn)一對準(zhǔn)可逆峰形良好且穩(wěn)定的氧化還原峰,離子液體和多種納米材料之間的協(xié)同作用能極大的促進(jìn)電子傳遞速率,研究了Hb和Mb的直接電化學(xué)行為,求解了相關(guān)的電化學(xué)參數(shù)。并進(jìn)一步考察了修飾電極對三氯乙酸(TCA)的電催化行為。
　　2.采用同時還原氧化石墨烯(GO)和六氯鉑酸(H2PtCl6)的方法制備了石墨烯-鉑(GR-Pt)復(fù)合材料,并將其用于構(gòu)建肌紅蛋白(Mb)生物傳感器。以離子液

5、體1-丁基吡啶六氟磷酸鹽(BPPF6)為粘合劑和修飾劑,制得了離子液體修飾碳糊電極(OLE),并將Mb、Nafion、石墨烯-鉑(GR-Pt)復(fù)合材料涂布到該修飾電極表面,實(shí)現(xiàn)了Mb的有效固定,進(jìn)而研究了Mb在該修飾電極上的直接電化學(xué)和電催化行為。紫外-可見吸收光譜(UV-vis)和傅立葉變換-紅外光譜(FTIR)結(jié)果表明Mb在復(fù)合修飾膜中保持了其生物活性并表現(xiàn)出良好的電化學(xué)行為。在pH7.0的PBS緩沖溶液中,進(jìn)行循環(huán)伏安掃描可看到一

6、對峰形良好穩(wěn)定的準(zhǔn)可逆氧化還原峰,求解了相關(guān)的電化學(xué)參數(shù)。Nafion/Mb-GR-Pt/CILE對TCA表現(xiàn)出較好的電催化行為,檢測范圍較寬,檢測限較低。
　　3.以離子液體BPPF6為粘合劑和修飾劑,制得CILE為基底電極。用Nafion、石墨烯(GR)、碲化鎘(CdTe)復(fù)合材料將Hb修飾到CILE表面,構(gòu)建了蛋白質(zhì)生物傳感器Nation/Hb-GR-CdTe/CILE。用紫外一可見吸收光譜圖(UV-vis)、透射電子顯微鏡