基于鏈接化學(xué)的傳感界面生物功能化研究.pdf

1、鏈接化學(xué)是2001年度諾貝爾化學(xué)獎獲得者巴利·夏普萊斯（K.B.Sharpless）教授在2001年首先提出的,其核心是開辟一整套以含雜原子鏈接單元C一X一C為基礎(chǔ)的組合化學(xué)新方法,用少量簡單可靠和高選擇性的化學(xué)轉(zhuǎn)變來獲得更廣泛的分子多樣性,開創(chuàng)了快速、有效、甚至是100％可靠的、高選擇性地制造各類新化合物的合成化學(xué)新領(lǐng)域。鏈接化學(xué)自提出到現(xiàn)在,還處于初步發(fā)展階段,卻在藥物發(fā)現(xiàn)、高分子化學(xué)、生物靶標(biāo)等眾多領(lǐng)域得到迅速發(fā)展,但其在分析化學(xué)

2、領(lǐng)域的應(yīng)用集中在色譜固定相的功能化,因此進(jìn)一步拓展鏈接化學(xué)在分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。利用鏈接化學(xué)來進(jìn)行電極表面的生物功能化,發(fā)展能夠精確控制配體接觸位點與密度的固定策略是一個嶄新的研究領(lǐng)域。本論文努力實現(xiàn)鏈接化學(xué)、生物活性分子、電分析化學(xué)三者結(jié)合。主要包括以下幾個方面:第一章:緒論介紹了鏈接化學(xué)的基本概念、特點及反應(yīng)類型?？偨Y(jié)了鏈接化學(xué)在藥物發(fā)現(xiàn)、高分子合成、生物體標(biāo)記、材料表面功能化等領(lǐng)域的應(yīng)用。在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上,提出了本論文

3、的研究內(nèi)容以及研究意義。第二章基于鏈接化學(xué)的硝基苯基團(tuán)固載:組裝過程及電化學(xué)行為研究通過簡單、方便的分步方法將硝基苯基團(tuán)共價修飾到Au表面:首先用1-疊氮十一硫醇和稀釋硫醇的混合溶液在Au表面形成結(jié)構(gòu)有序的端基為疊氮基的有機(jī)自組裝膜（SAMs）;然后在水溶液環(huán)境中通過具有高選擇性、可靠、易于反應(yīng)的鏈接反應(yīng)（click reaction）完成疊氮端基自組裝膜的衍生。通過這種方法,可將硝基苯基團(tuán)定量的修飾到Au表面。采用表面增強(qiáng)拉曼光譜（S

4、ERS）、電化學(xué)方法證實了硝基苯基團(tuán)的成功固定并研究了含有硝基苯基團(tuán)的自組裝膜的電化學(xué)性質(zhì)。實驗結(jié)果證明了鏈接化學(xué)用于共價鍵聯(lián)納米結(jié)構(gòu)的有效性。端基為硝基的自組裝膜通過電化學(xué)還原轉(zhuǎn)變成端基為氨基的自組裝膜,并通過碳二亞胺反應(yīng)進(jìn)一步共價鍵合血紅蛋白（Hb）。固定的血紅蛋白可與電極間實現(xiàn)直接電子傳遞,并對H2O2表現(xiàn)出良好的電催化作用,實現(xiàn)了固體表面的進(jìn)一步生物功能化。第三章基于鏈接反應(yīng)的蛋白質(zhì)固定技術(shù)及電化學(xué)性質(zhì)研究通過鏈接反應(yīng)及碳二亞胺

5、反應(yīng)將血紅蛋白（Hb）共價鍵合到含有疊氮端基的巰基自組裝膜上,并采用紅外反射吸收光譜（RAIR）、電化學(xué)交流阻抗（EIS）以及循環(huán)伏安法（CV）對電極進(jìn)行了表征。該修飾電極在0.1 mol/L pH=5.0的磷酸緩沖溶液中表現(xiàn)出一對表觀電位為-0.210 V（v.s.SCE）的準(zhǔn)可逆峰,轉(zhuǎn)移電子數(shù)及電子傳遞速率分別為0.75和0.779 s-1。實驗結(jié)果表明:當(dāng)疊氮端基的硫醇濃度占總硫醇的濃度為0.5時,血紅蛋白在該修飾電極上的表面覆蓋

6、率達(dá)到最大,其值為8.3×10-12 mol·cm-2,說明血紅蛋白在電極表面形成單分子層。研究結(jié)果還表明該血紅蛋白修飾電極對氧氣及雙氧水具有良好的電化學(xué)催化活性,檢測線性范圍分別為3.5～34.8 mmol/L和1.0×10（-6）～3.75×10-4 mol/L。米氏常數(shù)為0.107mmol/L,說明固定的血紅蛋白具有較好的生物親和性。第四章基于鏈接化學(xué)的酪氨酸酶修飾電極的制備及其在苯酚類化合物檢測中的應(yīng)用結(jié)合自組裝技術(shù)及鏈接反應(yīng)在

7、金電極表面形成具有規(guī)整結(jié)構(gòu)、端基為硝基的硫醇自組裝膜,將硝基電化學(xué)還原后共價鍵合酪氨酸酶,制備了新型酪氨酸酶修飾電極。采用循環(huán)伏安法（CV）、電化學(xué)交流阻抗（EIS）以及紅外反射吸收光譜（RAIR）對電極的制備過程進(jìn)行了表征。制備的酪氨酸酶修飾電極對苯酚、焦兒茶酚及間甲苯酚具有良好的電化學(xué)催化活性,檢測線性范圍分別為0.2-6.0,0.2-73.1,0.2-53.0μmol/L,相應(yīng)的米氏常數(shù)為0.032,0.038,0.055 mmo