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无掺杂金刚石纳米粒子具有大的比表面积,表面含有-OH,-C=O,-COOH,-C-O-C和-CN等对蛋白质有高的亲和力的基团,它的良好的生物相容性、化学惰性及稳定性保证了所固定的生物分子不会失去其生物活性;同时它具有宽的电势窗和低的背景电流等电化学方面的性质,使它成为制备生物传感器和生物芯片的优良材料。本文用两种方法制备了无掺杂金刚石纳米粒子修饰薄膜,研究了蛋白质在两种膜上的直接电化学行为,并研制成两种过氧化氢传感器。具体内容如下:
1.血红蛋白在金刚石纳米粒子修饰的玻碳电极上的固定及其直接电子传递和电催化通过层层组装技术将血红蛋白和无掺杂的金刚石纳米粒子交替固定到预先沉积了壳聚糖的玻碳电极表面,实现了血红蛋白与玻碳电极之间的直接电子传递。紫外吸收光谱、电化学交流阻抗和循环伏安实验均表明:在此传感器中,金刚石纳米粒子有加强血红蛋白分子与电极表面之间的电子传递的作用。Hb在层层组装膜上保持了其特有的微观结构和生物活性,对过氧化氢也有良好的催化能力。在考察血红蛋白对过氧化氢的催化能力时,发现对催化电流和过氧化氢的浓度分别取倒数时,在0.5μM-0.25 mM范围内呈线性关系,对过氧化氢的最低检测限为0.4μM,表观米氏常数计算得0.019 mM。
2.辣根过氧化物酶在壳聚糖和无掺杂金刚石纳米粒子共沉积膜上的固定及其直接电化学无掺杂的金刚石纳米粒子(UND)可以和壳聚糖共沉积到玻碳电极表面,形成壳聚糖-UND复合膜。此复合膜可以通过吸附的方法,固定辣根过氧化物酶(HRP),并且能够实现HRP的直接电化学,保持HRP对过氧化氢的良好催化能力。为了进一步研究此复合膜及HRP在此复合膜上的电化学活性,我们运用扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗、循环伏安等技术来跟踪各步修饰过程。结果表明,此复合膜有良好的生物相容性,能够很好的保持HRP的生物活性。