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生物传感器作为一种灵敏度高、选择性好、操作简便、价格低廉的分析器件,在分析化学的各个领域均有较为广泛的研究和应用。生物传感器中的生物活性物质是传感器的核心部分,它们一般都溶于水,本身不稳定,需要固定在各种载体上,才能延长其活性。固定化技术的运用很大程度上决定着传感器的性能。本文利用天然高分子材料具有的良好生物相容性、无毒、价廉易得、可生物降解、较好的机械性能和化学稳定性等和纳米材料的良好导电性,比表面积大等固有的特性以及表面活性剂来作为固定酶的载体,构建了性能良好的电化学生物传感器,具体内容可概述如下:
1.明胶膜固定酪氨酸酶制备酚类生物传感器。
将酪氨酸酶固定在明胶交联网状膜上成功构建了一种酚类化合物生物传感器。用扫描电镜(SEM)对明胶和明胶/酪氨酸酶膜的表面形态进行了表征。固定酶可有效保持其生物活性,在—0.1V(vs SCE)通过催化还原酚的酶氧化产物—醌来测定酚类化合物。研究了溶液pH值、工作电位、温度和制备过程中酶量对传感器安培响应的影响。在最佳实验条件下该传感器对酚类化合物有快速的电流响应,邻苯二酚、苯酚和对甲酚的线性响应范围分别为5×10-8至1.4×10-4M、5×10-8至7.1×10-5M和1×10-7至3.6x10-5M,信噪比为3:1时其检测限分别为2.1×10-8M、1.5×10-8M和7.1×10-8M。在4℃的干燥状态下保存7天,电极响应约为初始的77%。该传感器重现性较好,八支电极的相对标准偏差为8.6%。测定水样的回收率为99.0%至99.8%。
2.电沉积壳聚糖—金胶—葡萄糖氧化酶复合物膜于普鲁士兰修饰玻碳电极构建的葡萄糖生物传感器。
将葡萄糖氧化酶(GOD)与壳聚糖、金纳米颗粒一步沉积于普鲁士兰修饰的玻碳电极上制成葡萄糖生物传感器。该传感器兼具电沉积简单可控以及普鲁士兰降低过氧化氢还原过电位、避免在相当正电位测定的优点。用扫描电镜对复合物膜的形态进行了表征,结果表明所形成的膜均匀且有丰富的小孔,这有助于提高传感器的稳定性和灵敏度。该传感器具有快速的电流响应,良好的稳定性、重现性和抗干扰能力、较高的灵敏度(69.26μA·mM—1·cm2)、较低的检测限(6.9×10-7mol·L-1)和对葡萄糖浓度测定的较宽的线性范围(1.0×10-6至1.6×10-3mol·L-1),可用于血清样品中葡萄糖含量的测定。
3.血红素蛋白在聚氧乙烯十六烷基醚(Briji 56)修饰玻碳电极上的直接电化学研究。
用电化学方法将肌红蛋白(Mb)固定于Brij56模拟生物膜修饰电极,方法简单可控。固定于Brij56膜的Mb在—0.32V(vs SCE)呈现出一对准可逆循环伏安峰,这是Mb血红素Fe2+/Fe3+氧化还原电对与玻碳电极之间的直接电子交换。Brij56-蛋白膜显示出薄层电化学行为。氧、过氧化氢、三氯乙酸、亚硝酸盐均可被膜中的Mb催化还原。血红蛋白(Hb)和辣根过氧化物酶(HRP)也用这种方法成功地固定并实现了它们的直接电化学。