基于天然含鐵卟啉生物分子直接電化學(xué)的第三代生物傳感器研究.pdf

1、氧化還原蛋白質(zhì)和酶等天然含鐵卟啉生物大分子的直接電化學(xué)研究是生物電化學(xué)界和生物學(xué)界非常關(guān)注的熱點問題。它的研究對于人們獲得蛋白質(zhì)和酶的熱力學(xué)和動力學(xué)性質(zhì)，深入認(rèn)識蛋白質(zhì)和酶等生物大分子在生命體內(nèi)的生理作用以及開發(fā)新型生物傳感器、新型生物燃料電池等生物電子器件具有重要的理論和應(yīng)用指導(dǎo)意義。從某種意義上講，研究生命過程，實質(zhì)上就是研究生物體中的電子傳遞過程。因此，用電化學(xué)方法來研究蛋白質(zhì)的電子傳遞過程有著特別的優(yōu)越性。但是由于氧化還原蛋白質(zhì)

2、和酶的活性中埋藏較深，在電極表面吸附較困難，且易失活等因素，使得其在電極表面的直接電化學(xué)較難發(fā)生。因此，本論文主要研究目的就在于構(gòu)造和發(fā)展性能優(yōu)良的以直接電化學(xué)為基礎(chǔ)的第三代生物傳感器，并將其用于對環(huán)境和生命相關(guān)的重要物質(zhì)的檢測。我們將新的材料結(jié)合適當(dāng)能夠的方法構(gòu)造了新穎的生物傳感界面，對其在酶和蛋白質(zhì)的直接電化學(xué)和生物傳感器方面的應(yīng)用性能進(jìn)行了探索性的研究。這些研究對于構(gòu)造第三代性能優(yōu)良的生物傳感器和提高現(xiàn)有的生物傳感器的性能能夠提供

3、了新的參考。本論文主要做了以下幾方面的研究工作： 1.制備了聚L-酪氨酸/半胱氨酸/納米金/血紅蛋白修飾Pt電極，并用循環(huán)伏安法和交流阻抗法對制備過程進(jìn)行了表征。還用循環(huán)伏安法和計時電流法研究了修飾電極與H2O2的相互作用。結(jié)果表明，該電極對H2O2有明顯的催化作用，電流與H2O2濃度在3.5×10-7～2.0×10-3mol/L范圍內(nèi)成線性關(guān)系，檢測下限達(dá)到1.0×10～mol/L。該傳感器還具有較高的靈敏度，良好的穩(wěn)定性和選

4、擇性。 2.制備了Hb/納米金/L-半胱氨酸/納米金/納米鉑-殼聚糖復(fù)合膜修飾鉑電極并用于過氧化氫的測定。用循環(huán)伏安法和計時電流法研究了修飾電極的特性。用交流阻抗和循環(huán)伏安法表針了制備過程。通過SEM和XPS研究了不同膜的表面形態(tài)和組成。研究了溫度pH等對傳感器性能的影響。結(jié)果表明，該電極對H2O2有明顯的催化作用，電流與H2O2濃度在1.4×10-7～6.6×10-3mol/L范圍內(nèi)成線性關(guān)系，檢測下限達(dá)到4.5×10-3mo

5、l/L。該電極在10秒內(nèi)達(dá)到95％的響應(yīng)電流。靈敏度達(dá)到17.62μA/(mmol/L)。該傳感器用于過氧化氫的測定得到了滿意的效果。 3.將一種新的納米材料納米CoFe2O4與HRP用包埋法固定在鉑電極上制得了傳感器，并對過氧化氫進(jìn)行了測定。研究了納米CoFe2O4在HRP直接電化學(xué)中起的作用。結(jié)果表明該傳感器實現(xiàn)了HRP與電極的直接電子傳遞，傳感器具有快速響應(yīng)、可接受的重現(xiàn)性、良好的穩(wěn)定性和對底物很好的親和性等優(yōu)點。電流與H