納米級(jí)結(jié)構(gòu)表面修飾技術(shù)構(gòu)建膽堿生物傳感器的研究.pdf

1、納米技術(shù)和生命科學(xué)是21世紀(jì)最前沿的兩大學(xué)科，納米技術(shù)的介入為生物傳感器的發(fā)展提供了無(wú)窮的想象。生物傳感器構(gòu)建過(guò)程中最關(guān)鍵的步驟是酶在電極表面的固定化，通過(guò)納米級(jí)結(jié)構(gòu)表面修飾技術(shù)，方便地將生物活性物質(zhì)和固定化材料固定于生物傳感器表面，設(shè)計(jì)特定的分子結(jié)構(gòu)單元來(lái)賦予膜特定的功能，使構(gòu)建的傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)，如靈敏度較高、響應(yīng)快、特異性強(qiáng)、壽命較長(zhǎng)等。利用納米顆粒固定化酶開(kāi)辟了第三代酶生物傳感器的新途徑。本論文研究工作主要是以納米級(jí)結(jié)構(gòu)表面修

2、飾技術(shù)構(gòu)建膽堿檢測(cè)傳感器酶電極為主線，涉及到該技術(shù)中分子沉積自組裝、sol-gel納米級(jí)SiO2薄膜技術(shù)和納米碳管信號(hào)放大技術(shù)在生物傳感器酶電極構(gòu)建中的應(yīng)用，主要研究了三類相應(yīng)的膽堿生物傳感器。 1.利用分子沉積自組裝膜技術(shù)將高分子聚合物PDDA和膽堿氧化酶以靜電力固定于以高分子聚合膜PVS/PDDA修飾的電極表面上，形成多層體系膜，制備了膽堿檢測(cè)生物傳感器。以石英晶體微天平實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了PDDA-PVS系統(tǒng)固定膽堿氧化酶的過(guò)程，探

3、討了自組裝膜層數(shù)、pH值、溫度對(duì)傳感器電流響應(yīng)的影響，研究了傳感器的性能。結(jié)果表明：分子沉積法可以實(shí)現(xiàn)酶量在分子水平的精確控制；制備的傳感器有較大的電流響應(yīng)，能檢測(cè)出0.5×10-6～2×10-3mol/L范圍的膽堿濃度，在0.5×10-6～1×10-4mol/L范圍內(nèi)電流響應(yīng)與反應(yīng)物濃度呈線性關(guān)系；酶電極具有很好的抗干擾能力。 2.sol-gel納米級(jí)SiO2薄膜技術(shù)固定膽堿氧化酶構(gòu)建了膽堿生物傳感器，探討了sol-gel在生

4、物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用條件，分析了工作電位、溫度、pH值等各種實(shí)驗(yàn)條件對(duì)傳感器性能的影響，測(cè)試了該傳感器的性能。結(jié)果表明：在R=3.0、TritonX-100濃度5％、pH6.5條件下制備的水凝膠膜十分適合酶分子的固定；構(gòu)建的酶電極表現(xiàn)了較大的電流響應(yīng)，檢測(cè)范圍廣；膽堿氧化酶固定在納米水凝膠薄膜中，保持了良好的穩(wěn)定性和反應(yīng)活性，這使酶電極在使用重復(fù)性和使用壽命的表現(xiàn)上十分突出。 3.探索了納米碳管薄膜信號(hào)放大技術(shù)與sol-gel納米級(jí)

5、SiO2薄膜技術(shù)相結(jié)合在電化學(xué)膽堿生物傳感器中的應(yīng)用，對(duì)所構(gòu)建傳感器性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：納米碳管修飾酶電極對(duì)H2O2有良好的電催化能力，降低了電催化所需的最大過(guò)電位；制備的生物傳感器有較強(qiáng)的電流響應(yīng)，檢測(cè)范圍較廣，在5.0×10-6～1.0×10-4mol/L時(shí)，濃度與電流強(qiáng)度有標(biāo)準(zhǔn)的線性關(guān)系，R值為0.9998，響應(yīng)時(shí)間為6秒；對(duì)電活性干擾物有較強(qiáng)的抗干擾能力，酶電極的穩(wěn)定性理想。利用此電化學(xué)生物傳感器首次檢測(cè)了血清中膽堿含量，