基于硼酸識別作用的生物傳感研究.pdf

1、生物傳感是將生物識別過程（酶-底物、酶-輔酶、抗原-抗體、激素-受體、DNA雜交、凝集素-多糖等）的分子與物理化學(xué)檢測要素有機(jī)組合的現(xiàn)代分析化學(xué)分支。生物識別元件（酶、抗體、核酸、受體、細(xì)胞器、微生物、組織、生物模擬材料等）的有效固定是構(gòu)建生物傳感器的關(guān)鍵步驟之一。本學(xué)位論文中，我們簡要綜述了電化學(xué)酶傳感器以及硼酸識別作用的近期進(jìn)展，并基于硼酸識別作用對糖蛋白酶固定和生物傳感開展了研究，主要內(nèi)容如下:
　　 1.基于硼酸功能化單

2、體與糖蛋白中1，2-/1,3-鄰二醇結(jié)構(gòu)的相互作用，發(fā)展了一種糖蛋白酶的高效固定新方法。首先，在鍍金金電極(Au-platedAu)上，先后滴涂葡萄糖氧化酶(GOx)-氨基苯硼酸(ABA)復(fù)合物和氯金酸鈉，使生成GOx-PABA-Aunao生物納米復(fù)合物，最后滴涂殼聚糖(CS)，并空氣中干燥。本法中，納米金顆粒生長在酶分子附近，可大大增強(qiáng)酶反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移速率并增敏安培響應(yīng)。所制得的CS/GOx-PABA-Aunano/Au-platedA

3、u電極在第一代和第二代生物傳感模式下都具有很好的分析性能，以其作為生物陽極的單極生物燃料電極的功率密度優(yōu)于多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道。
　　 2.構(gòu)建了一種用于高敏檢測尿酸(UA)的安培傳感器。在鍍鉑的金電極(Ptplae/Au)表面，在含有尿酸氧化酶(UOx)的中性水溶液中，借助氯鉑酸的化學(xué)氧化作用，使糖蛋白UOx結(jié)合的3-噻吩硼酸(TBA)聚合，生成UOx-聚(3-噻吩硼酸)(PTBA)-Ptnano生物納米復(fù)合物，隨后外裹一層CS膜，制

4、得CS/UOx-PTAB-Ptnano/Ptplate/Au電極。所制酶電極對UA的檢測靈敏度達(dá)134μAmM-1cm-2，檢測限為1μM(S/N=3)，線性范圍為5μM～1.2mM，并具有優(yōu)異的操作和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。酶電極用于血清樣品中UA的分析，結(jié)果滿意。
　　 3.提出一種簡便的酶催化合成策略，藉此制備了酶-PTBA聚合型生物復(fù)合物(PBCs)用于高性能單酶/雙酶安培傳感。在含辣根過氧化物酶(HRP)的水溶液中，通過加入氧化劑

5、H2O2，觸發(fā)酶催化氧化聚合TBA單體，得到HRP-PTBAPBCs;在HRP和GOx混合溶液中，通過加入H2O2或葡萄糖(有氧條件下，GOx和葡萄糖的混合溶液中將產(chǎn)生H2O2)促發(fā)酶催化合成反應(yīng)，得到GOx-HRP-PTBAPBCs。將所制PBCs簡單地滴涂至鍍金的金電極(Auplate/Au)表面，再外裹一層CS膜，制得單酶/雙酶安培生物傳感器。PTBA和TBA可以與酶外殼糖基結(jié)合（硼酸-鄰二醇相互作用），而較少影響酶活性，UV-v

6、is光譜測試結(jié)果表明包埋酶幾乎保持了原始酶的比活性。在媒介體Fe(CN)64-存在下，采用循環(huán)伏安法、電化學(xué)阻抗譜和計(jì)時(shí)電流法研究了酶電極的電化學(xué)行為。CS/HRP-PTBA/Auplate/Au電極對H2O2的檢測靈敏度達(dá)390μAmM-1cm-2，檢測限為0.1μM，線性范圍1～400μM。CS/GOx-HRP-PTBA(H2O2)/Auplae/Au雙酶電極對葡萄糖的檢測靈敏度達(dá)75.1μAmM-1cm-2，檢測限為1μM，線性范

7、圍為5μM～0.83mM。我們發(fā)現(xiàn)，采用Fe(CN)64-媒介體，可有效地避免在使用其他可有效翻轉(zhuǎn)GOx的媒介體時(shí)所遇到的“異常安培響應(yīng)”。
　　 4.基于硼酸-糖蛋白的親和作用和納米材料修飾，構(gòu)建了生物傳感層層組裝膜和H2O2安培生物傳感器。采用化學(xué)氧化“一鍋法”合成了硼酸功能化的新型多壁碳納米管(MWCNTs)，兼具CNTs的電學(xué)/機(jī)械特性和硼酸基的糖蛋白親和性。以16.8～21wt.％糖基化的HRP為模型酶，采用石英晶體微

8、天平、循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗譜法，研究了納米材料和糖蛋白酶的層層組裝行為，以及組裝材料的生物傳感應(yīng)用。結(jié)果表明，該組裝策略為酶活性的保持提供了適宜的微環(huán)境。所得電極對H2O2的檢測靈敏度達(dá)184.4μAmM-1cm-2，檢測限為0.2μM，線性范圍為1μM～0.6mM。
　　 5.采用電化學(xué)石英晶體微天平(EQCM)技術(shù)研究了在弱酸性媒介中，ABA和苯胺的電化學(xué)共聚。采用N-乙酰神經(jīng)氨酸(Neu5Ac)為模板分子，制備了PABA

9、-co-PANI分子印跡聚合物(MIP)。在磷酸緩沖液(PBS，pH7.0)中，所得MIP具有良好的電活性和分子識別特性，PANI的共沉積顯著增強(qiáng)了MIP膜在PBS中的穩(wěn)定性。分析物Neu5Ac特異性結(jié)合到硼酸基會(huì)導(dǎo)致MIP膜電活性下降，藉此實(shí)現(xiàn)了在PBS中差分脈沖伏安檢測Neu5Ac。檢測靈敏度低至50μM，對葡萄糖等鄰二醇類似物有很好的選擇性。
　　 6.提出采用金納米顆粒(AuNPs)交聯(lián)團(tuán)聚比色分析酪氨酸酶(TR)活性。