用PEDOT(BSA)复合膜构建新型过氧化氢生物感测器的技术及其性质研究

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在现代医学领域,疾病的预防与诊断方法的研究对人体健康至关重要。传统的临床诊断通常依赖化学和生化手段,操作过程复杂且耗时;有时由于所需程序繁杂以及不可避免的人为错误,使得结果缺少准确性。目前为止,人们正在研究构建生物检测器用于未来的临床诊断,希望一种好的生物检测器应该具有简单、便宜、持久可用甚至易于植入人体等方面的潜力。虽然近年来该领域有了很大的发展,但是在稳定性、灵敏度、可靠性等方面,生物检测器依然在实际应用中面临关键性的技术挑战。因此,构建稳定性好、灵敏度高、持久耐用且具有生物相容性的生物检测器,对人体疾病的预防与诊断具有重要意义。  本论文中,我们利用电化学方法将导电高分子聚二氧乙烯噻吩(PEDOT)聚合在Pt表面,同时研究了BSA的添加对PEDOT膜稳定性的影响。然后,将柠檬酸钠还原法制备的纳米金(AuNPs)粒子修饰在PEDOT(BSA)复合膜上,进而以AuNPs对蛋白质的相互作用固定辣根过氧化酶HRP,完成生物检测器的构建。  首先,在聚合PEDOT时添加BSA,由于BSA在聚合过程中的模板作用以及对Pt亲疏水性的影响,使得PEDOT(BSA)复合膜比PEDOT膜具有更好的稳定性;而SEM观察结果表明,在正电压条件下,PEDOT(BSA)/Pt对AuNPs的吸附效果较好,最佳吸附电压为+1.0V,此时的最佳吸附时间为1hour。此外,HRP的固定化方法是在室温下将AuNPs/PEDOT(BSA)/Pt电极浸入5g/L的HRP溶液中30min,持续轻微搅拌。  其次,我们以循环伏安法,用构建好的HRP/AuNPs/PEDOT(BSA)/Pt电极在磷酸缓冲液(0.1M,pH6.2)中检测不同浓度过氧化氢。结果表明,当扫描范围为-0.2~0.8V,扫描速度为50mV,在电压+0.1V附近有明显的还原峰;且所得阳极电流与对应的过氧化氢浓度之间有良好的线性关系,线性范围为8μM~15mM,检测灵敏度为719.4μA·mM-1·cm-1。  再者,当我们向检测溶液中添加50μM烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)时,NAD+作为电子传递介体能够显著增强生物检测器的检测灵感度,使其提高35.5%,达到974.84μA·mM-1·cm-1。有趣的是,PEDOT(BSA)/Pt和AuNPs/PEDOT(BSA)/Pt两种电极也对过氧化氢表现出一定的电化学活性,不过NAD+对这两种电极检测灵敏度的促进作用较为微弱。  另外,为了探讨Au与PEDOT中S的成键方式,我们用FTIR、XPS以及Raman原位检测PEDOT、PEDOT(BSA)、Au/PEDOT(BSA)三种膜表面化学键组成及变化。结果表明,PEDOT中S是以配位键形式与Au结合,而BSA中S则是以共价键形式与Au结合。  总之,本实验制得的HRP/AuNPs/PEDOT(BSA)/Pt生物检测器稳定性好、灵敏度高、可靠性强、具有生物相容性。
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