幾種新型酶生物傳感器的構(gòu)建及其生物傳感應(yīng)用.pdf

1、生物傳感器由生物活性材料（酶、核酸、抗體/抗原等）與各類物理化學(xué)傳感轉(zhuǎn)換技術(shù)有機(jī)結(jié)合而組成，用于各種化學(xué)物質(zhì)的分析和檢測(cè)。近年來(lái)，安培酶生物傳感器的研究一直很活躍，而開發(fā)各種新型復(fù)合材料以實(shí)現(xiàn)酶分子的高效高活性固定作為成為該領(lǐng)域的研究前沿之一。本學(xué)位論文簡(jiǎn)要綜述了的電化學(xué)生物傳感器的原理、制備及其應(yīng)用，并結(jié)合酪氨酸酶(Tyr)催化氧化和多種納米復(fù)合材料的優(yōu)異性能，基于研發(fā)新型復(fù)合材料構(gòu)建新型高效酶生物傳感器并將其應(yīng)用于酶反應(yīng)底物及酶抑制

2、劑開展了系列創(chuàng)新性工作。主要工作如下:
　　(1)首次研究了聚多巴-酪氨酸酶復(fù)合物(P DM-Tyr)的簡(jiǎn)易制備及其在酪氨酸酶底物（苯酚及其酚類復(fù)合物）和酪氨酸酶抑制劑（阿特拉津）傳感中的應(yīng)用。利用Tyr催化聚合左旋多巴(L-DOPA)實(shí)現(xiàn)酶催化酶的反應(yīng)底物的聚合，同時(shí)利用酶反應(yīng)聚合物原位包埋酶，獲得PDM-Tyr復(fù)合物，用UV-vis和SEM對(duì)該復(fù)合物的形成過程及形貌進(jìn)行了表征，同時(shí)將該酶復(fù)合材料滴干于金電極表面并用Nafion

3、進(jìn)一步加固構(gòu)建了一種新型高性能生物傳感器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)苯酚、對(duì)氯苯酚、對(duì)甲酚及鄰苯二酚的高靈敏度、低檢測(cè)限和較寬線性范圍的檢測(cè)。其中對(duì)10nM～1.25μM范圍內(nèi)的苯酚呈線性響應(yīng)關(guān)系，響應(yīng)靈敏度高達(dá)5122μA mM-1(72.5 mA mM-1cm-2)，檢測(cè)下限可達(dá)5nM，該靈敏度相比大多數(shù)同類傳感器報(bào)道值增加了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。我們測(cè)定所制備的傳感器米氏常數(shù)(KMapp)為3.13μM，表明所固定酶對(duì)底物結(jié)合能力強(qiáng)，催

4、化活性好。同時(shí)，基于阿特拉津?qū)yr的抑制作用，該傳感器也可實(shí)現(xiàn)對(duì)阿特拉津的快速靈敏檢測(cè)，線性響應(yīng)范圍為50 ppb～30 ppm，檢測(cè)下限低至10 ppb。同時(shí)，該傳感器穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、靈敏度好、制備簡(jiǎn)便，有望在生物科技和表面涂層等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
　　(2)利用聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)能夠促進(jìn)MWCNTs的分散、能還原HAuCl4和能提高所得Au納米粒子(AuNPs)的穩(wěn)定性等性質(zhì)，一步合成新型納米復(fù)合材料

5、PDDA-MWCNTs-AuNPs。用SEM和TEM對(duì)該復(fù)合物進(jìn)行了表征。同時(shí)，我們將該復(fù)合材料滴干在金電極表面，并通過吸附Tyr和GOx構(gòu)建了能夠同時(shí)對(duì)兩種酶反應(yīng)底物和酶抑制劑進(jìn)行高性能傳感的傳感器。所得Tyr/PDDA-MWCNTs-AuNPs/Au電極對(duì)苯酚傳感性能優(yōu)異，在10 ppb～2.35 ppm線性范圍內(nèi)檢測(cè)靈敏度高達(dá)10922μA mM-1(154.6 mAmM-1 cm-2)，檢測(cè)下限低至5 ppb。同時(shí)，該傳感器可實(shí)

6、現(xiàn)對(duì)抑制劑阿特拉津的微量檢測(cè)，檢測(cè)下限低至10 ppb。所得GOx/PDDA-MWCNTs-AuNPs/Au電極在0.05μM～5.0 mM線性范圍內(nèi)對(duì)葡萄糖響應(yīng)靈敏度為81.8μAmM-1 cm-2，對(duì)GOx抑制劑Ag+檢測(cè)下限低至2.0 nM。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明我們制備的PDDA-MWCNTs-AuNPs復(fù)合材料性能優(yōu)異，在生物傳感應(yīng)用方面有望得到廣泛應(yīng)用。
　　(3)結(jié)合Co、N摻雜的3D石墨網(wǎng)（Co-N-GNWs）和金屬納米材料

7、的優(yōu)點(diǎn)，將Co-N-GNWs分散于DMF溶液中，利用硼氫化鈉還原氯金酸成功制取Co-N-GNWs-AuNPs復(fù)合材料。取1 mgmL-1Co-N-GNWs-AuNPs分散液5μL滴于GCE電極表面自然風(fēng)干后得到Co-N-GNWs-AuNPs/GCE電極。為了比較，我們同時(shí)制備了Co-N-GNWs/GCE電極，并將其置于含1.0 mM氯金酸的0.10MH2SO4水溶液中，采用多電位階躍法電沉積制得Au。d/Co-N-GNWs/GCE電極。