納米結(jié)構(gòu)界面構(gòu)筑及其在辣根過氧化物酶傳感制備中的應(yīng)用.pdf

1、納米材料與納米技術(shù)是迅速興起的高科技領(lǐng)域，因其性能特異、應(yīng)用廣泛，激起了眾多學(xué)科學(xué)者的廣泛興趣。它以迅猛發(fā)展之勢，由發(fā)源的材料科學(xué)、物理科學(xué)向化學(xué)、生命、環(huán)境和醫(yī)藥領(lǐng)域滲透和擴展。納米科學(xué)的核心就是合成性能優(yōu)異的納米材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造各種納米器件和裝置、探測以及分析納米尺度的物質(zhì)的性能與現(xiàn)象。電化學(xué)仿生傳感器的研制是納米科技、傳感技術(shù)與生命科學(xué)的交叉，它可以在納米層次從分子水平上研究生物分子及其復(fù)合體的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，解決納米技術(shù)在

2、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用中的基礎(chǔ)問題，發(fā)展新技術(shù)和新方法。 本論文將生物化學(xué)、分子自組裝、納米技術(shù)和電分析化學(xué)理論和方法有機地結(jié)合起來，用功能納米材料在電極表面構(gòu)建新的界面，發(fā)展了一系列電化學(xué)生物傳感界面。本論文的主要內(nèi)容如下： 1.發(fā)展了3種固定辣根過氧化物酶的新方法，并構(gòu)建了傳感界面用于檢測H2O2。 (1) 第2章中，首次研制出一種基于納米TiO2和納米金復(fù)合膜作為固定基質(zhì)的酶生物傳感界面。納米金與納米TiO2的復(fù)

3、合材料能提供必要的傳導(dǎo)通道，減小電子給體和受體間的距離，為辣根過氧化物酶與電極之間的電子轉(zhuǎn)移搭建橋梁，可實現(xiàn)直接電化學(xué)行為。運用紫外和透射電子顯微鏡對其復(fù)合膜進行表征，發(fā)現(xiàn)辣根過氧化物酶在復(fù)合物膜內(nèi)保持了良好的生物活性。修飾電極測定H2O2溶液的濃度線性范圍是2.5×10-6～1.75×10-5 M，檢測限為1.2×10-6M(S/N=3)。此基質(zhì)也可用于其它生物分子的固定。 (2) 在上述研究中，最大的問題是修飾電極的制備受環(huán)

4、境濕度影響較嚴(yán)重，復(fù)合膜的形成時間較長，酶用量也偏多。因此，第3章中，我們運用自組裝方法研制了簡便快速的辣根過氧化物酶傳感界面。在玻碳電極表面組裝鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)，利用靜電吸引作用吸附金納米，同理再吸附HRP，因為膜層很薄以及金納米電子導(dǎo)線的作用，實現(xiàn)了HRP與電極間的直接電子傳遞，并對組裝層結(jié)構(gòu)進行了紫外和SEM表征。該修飾電極測定H2O2溶液的濃度出現(xiàn)兩段線性，分別為1.0×10-6～3.0×10-6和3.0

5、×10-6～1.0×10-4M，檢測限達4.2×10-7M(S/N=3)。 (3) 我們嘗試通過設(shè)計Self-Assemblied monolayers(SAMs)成膜分子的組成和結(jié)構(gòu)，達到結(jié)構(gòu)的精確化學(xué)控制，獲得特定功能表面。第4章中，用小分子植酸代替聚電解質(zhì)，克服聚電解質(zhì)空間構(gòu)象難于控制的問題。首次利用植酸和金納米在金電極表面層層組裝，構(gòu)建三維有序膜吸附辣根過氧化物酶分子，運用SERS、阻抗技術(shù)對成膜過程進行了表征。該修飾電

6、極測定H202溶液的濃度出現(xiàn)兩段線性，分別為2.5x10-5～1.0×10-4和1×10-4～4x10-3M，檢測限是8.6x10-6M(S/N=3)。 2.運用循環(huán)伏安、SERS技術(shù)考察了金電極上L-半胱氨酸短鏈分子自組裝單層的電化學(xué)性能和拉曼光譜研究(4)由于SAMs結(jié)構(gòu)高度有序和規(guī)整性，受到了越來越多的關(guān)注也得到了廣泛的運用，但是目前系統(tǒng)地運用分子水平分析技術(shù)(比如電化學(xué)和拉曼光譜技術(shù))考察單層膜缺陷情況的工作還未多見報道