光學復合生物敏感材料制備條件優(yōu)化與性能.pdf

1、人體有關(guān)生物量(如血糖等)的檢測對于人類疾病的早期診斷和健康監(jiān)測具有十分重要的意義。光纖生物傳感器因其具有探頭直徑小、信息傳輸量大、能量損耗低、響應(yīng)快、成本低、使用方便、抗干擾能力強以及可實時在線檢測等優(yōu)點，為血糖的檢測提供了一種有效的途徑。近年來光纖生物傳感器一直是國內(nèi)外研究的熱點方向，基于酶催化的光纖生物傳感器的研究最為廣泛。
　　 研制高性能的光學生物敏感材料是研制高性能光纖生物傳感器的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文研制了兩種新型光學

2、復合敏感材料，一種是以醋酸纖維素為酶固定載體的CA光學復合生物敏感膜，另一種是以CoFe2O4SiO2磁性納米復合粒子為酶固定載體的溶膠-凝膠光學復合生物敏感膜，并構(gòu)建了基于此光學復合生物敏感膜的光纖葡萄糖傳感器，研究了傳感器的性能。由于兩種光學復合生物敏感材料中同時含有光敏劑和生物酶，即同時具有催化和光敏功能，可以有效地提高光纖生物傳感器的響應(yīng)速度和檢測精度，有利于傳感器的微型化，為這類傳感器的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
　　 主要研究

3、內(nèi)容和結(jié)果包括以下幾方面：
　　 (1)以醋酸纖維素為載體，采用包埋法和共價交聯(lián)法制備同時固定有熒光指示劑Ru(bpy)3Cl2和GOD的CA光學復合生物敏感膜。對CA光學復合生物敏感膜的酶固定條件進行優(yōu)化，研究高碘酸鈉、乙二胺、戊二醛、GOD的濃度以及反應(yīng)時間對CA光學復合敏感膜GOD酶活的影響，并確定最佳固定酶溶液的pH值。實驗表明用CA膜固定GOD的最佳固定化條件為：高碘酸鈉濃度0.5M，0.5h；乙二胺濃度0.04M，2

4、.5h；GA濃度1.5％(v/v)，2h；酶的濃度35mg/mL，21h；溶液pH值為6.5。
　　 (2)研究和對比了CA光學復合生物敏感膜上的固定化酶和游離酶的性質(zhì)，如最適催化溫度、最適催化pH值、熱穩(wěn)定性和儲藏穩(wěn)定性等。構(gòu)建了此CA光學復合生物敏感膜的光纖葡萄糖傳感器測試系統(tǒng)，使用鎖相放大技術(shù)，實現(xiàn)了對葡萄糖溶液濃度的檢測。研究了該傳感器的響應(yīng)時間、標準曲線、傳感器的穩(wěn)定性和重復性等相關(guān)性能，得到以下結(jié)果：傳感器的響應(yīng)時間

5、為20s；在葡萄糖溶液的濃度為20～600 mg/dL范圍內(nèi)，滯后相移與葡萄糖溶液濃度有良好的線性關(guān)系；傳感器的檢測下限和上限分別為10 mg/dL和600 mg/dL；傳感器的穩(wěn)定性和重復性良好。
　　 (3)制備了CoFe2O4/SiO2磁性納米復合粒子，利用偶聯(lián)劑3-氨基丙基三已氧硅烷對CoFe2O4SiO2磁性納米復合粒子進行硅烷化改性，制備出表面氨基功能化的磁性納米復合粒子。對此復合粒子進行表面形貌和磁學性能表征。以C

6、oFe2O4/SiO2磁性納米復合粒子為載體，以戊二醛為交聯(lián)劑，制備得到CoFe2O4/SiO2磁性納米復合粒子固定化酶。
　　 (4)以DDS、TEOS、鹽酸、共溶劑等為原料，以Ru(bpy)3Cl2為熒光指示劑，用溶膠-凝膠法制備得到同時包含CoFe2O4/SiO2磁性納米復合粒子固定化酶和熒光指示劑的溶膠-凝膠光學復合生物敏感膜。研究了DDS/TEOS不同配比、反應(yīng)體系pH值、膜干燥條件、共溶劑等因素對此光學復合生物敏感膜