納米粒子增強蛋白質(zhì)直接電子傳遞及其傳感應(yīng)用.pdf

1、研究蛋白質(zhì)與電極之間的直接電子傳遞具有重要的理論和實踐價值。蛋白質(zhì)與電極表面的緊密接觸將引起蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生重要改變，對電極或蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾，可以改善蛋白質(zhì)的直接電子傳遞性質(zhì)。碳納米管與二氧化鋯納米粒子能夠為固定在其上的蛋白質(zhì)分子提供一個類似于其天然系統(tǒng)的微環(huán)境，給蛋白質(zhì)分子更自由的取向，因而降低了蛋白質(zhì)分子殼層直接電子傳遞的絕緣性質(zhì)，并通過納米粒子通道加速其電子傳遞過程。本論文就蛋白質(zhì)分子在納米粒子上的固定、電子傳遞和傳感應(yīng)用開

2、展了如下工作： (1)碳納米管增強蛋白質(zhì)在低導(dǎo)電基質(zhì)上的直接電子傳遞及其傳感研究研究了血紅蛋白(Hb)在聚氨酯薄膜(PUE)上的固定及其直接電化學(xué)性質(zhì)。聚氨酯是一種成膜性和穩(wěn)定性較好的高分子材料，但其導(dǎo)電性和滲透性較差。紅外光譜研究表明，固定在PUE膜中的Hb分子保持了其天然活性，在上述體系中加入碳納米管，紅外光譜結(jié)果顯示Hb分子仍有特征峰出現(xiàn)。Hb/PUE修飾石墨電極在0.1 mol/L，pH 7.0磷酸鹽緩沖溶液(PBS)中

3、循環(huán)掃描，可得到一對氧化還原峰，但峰電流較小，Hb/PUE/MWNTs修飾石墨電極在上述體系中循環(huán)掃描，其循環(huán)伏安圖出現(xiàn)一對穩(wěn)定且峰形較好的氧化還原峰，峰電流增加4倍，式量電位E<'0'>=-334 mV(vs Ag/AgCl)。隨著溶液pH的增加，氧化還原式量電位與溶液pH值成一直線關(guān)系，斜率為-54.47 mV/pH(R=0.993)。對比可知，納米TiO<,2>和ZrO<,2>的加入使得峰電流比不加納米粒子分別增加1.5和2.5倍

4、。掃描電子顯微鏡(SEM)結(jié)果顯示，添加碳納米管的Hb/PUE膜是一種表面清潔、粒徑均一、多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得Hb/MWNTs/PUE/PG修飾電極表現(xiàn)出穩(wěn)定、靈敏的電化學(xué)響應(yīng)。利用此修飾電極檢測NO<,2><'->，可以得到較靈敏的電化學(xué)響應(yīng)，檢測線性范圍為0.08-3.6 mmol/L，檢測限為6.8 μmol/L。 (2)葡萄糖氧化酶在二氧化鋯納米粒子上的固定與生物傳感研究了固定在二氧化鋯納米粒子(ZrO<,2>)修飾裂解

5、石墨電極(PG)上葡萄糖氧化酶(GOD)的直接電化學(xué)行為和電催化性質(zhì)。分別采用帶正電性或帶負(fù)電性的鉑膠溶液(Pt-PLL和Pt-PVA)和不帶電荷的DMSO溶液來制備ZrO<,2>納米粒子修飾電極，發(fā)現(xiàn)納米粒子的帶電性對酶的直接電子傳遞性質(zhì)有顯著的影響。研究了各種電極的式量電位、蛋白質(zhì)吸附量和電子傳遞速率。實驗表明由．ZrO<,2>納米粒子、金膠和PVA混合修飾的GOD電極表現(xiàn)出最快的電子傳遞速率和最小的式量電位E<'0'>。固定在Zr

6、O<,2>/Pt-PLL和ZrO<,2>/Pt-PVA納米粒子上的葡萄糖氧化酶分子能保持它的生物活性和天然結(jié)構(gòu)，對葡萄糖有較好的電催化響應(yīng)，而在ZrO<,2>/DMSO和ZrO<,2>/DDAB修飾的電極中沒檢測到GOD的活性。 (3)細(xì)胞色素P450 2B6在二氧化鋯納米粒子修飾電極上的電化學(xué)行為將二氧化鋯納米粒子與Pt-PLL混合后固載細(xì)胞色素P450得到的修飾電極具有比較好的電化學(xué)信號，使得P450與電極之間的直接電子傳遞