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《青岛科技大学》 2007年
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血红蛋白在离子液体碳糊电极上的直接电化学

高瑞芳  
【摘要】: 血红蛋白(Hb)是脊椎动物红细胞内的呼吸蛋白,是血液中运输氧气的主要物质,研究其直接电化学行为对于研究生命体内的电子转移过程,了解生命过程的氧化还原机理及建立高灵敏的检测方法等方面具有非常实际的意义。有“绿色”溶剂之称的室温离子液体近年来逐渐成为研究的热点,由于室温离子液体具有特殊的理化性质,在电分析化学领域它既可以作为溶剂和支持电解质,又可以作为粘合剂和固定膜用于制备修饰电极。本文制备了离子液体修饰电极,并采用不同的方法将Hb固定于电极表面,开展了Hb的直接电化学行为与电催化研究。论文主要包括以下内容: 1.制备了2种离子液体修饰碳糊电极。分别以室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF_6)和六氟磷酸正丁基吡啶(BPPF_6)代替传统石蜡为粘合剂与石墨粉相混合制备了新型的离子液体修饰碳糊电极(CILE)。采用扫描电子显微镜对其表面形貌进行了表征,以铁氰化钾为电化学探针对它们的电化学行为进行了研究,并与传统石蜡碳糊电极(CPE)进行了比较。结果表明,由于室温离子液体具有较高的导电性,使CILE比CPE具有更高的导电效率,电流响应明显增加;同时CILE具有较好的机械强度和很好的稳定性。 2.开展了Hb在CILE上的直接电化学行为研究。分别以上述2种CILE为基底电极,以Nafion、纳米CaCO_3、聚乙烯醇(PVA)、皂土(Clay)等为成膜材料,采用层层涂布法制备了不同类型的Hb修饰电极如PVA/Clay/Hb/CILE、Nafion/Nano-CaCO_3/Hb/CILE等。考察了Hb在不同蛋白质膜电极上的直接电化学行为。实验结果表明,Hb在不同的修饰膜内基本保持了其生物活性,并且在修饰电极上其电子传递能力明显增强,表现出一对准可逆的氧化还原峰。对Hb的直接电化学行为进行了研究,求解了相关的电化学参数。由于Hb含有铁卟啉活性中心,具有类似过氧化物酶(POD)的催化活性,因此进一步研究了该修饰电极对H_2O_2、三氯乙酸(TCA)、亚硝酸钠(NaNO_2)等小分子的催化性质。实验结果表明所制备的Hb修饰电极对H_2O_2表现出良好的电催化性能,催化还原峰电流在一定条件下与H_2O_2的浓度成正比,进而构建了用于检测微量H_2O_2的电化学传感分析的新方法。 3.用血红蛋白、[BMIM]PF_6以及石墨粉均匀混合得到血红蛋白-离子液体-碳糊修饰电极(Hb-IL-CPE)。采用扫描电子显微镜(SEM)和电化学法对混合在离子液体修饰碳糊电极中的血红蛋白(Hb)的性质进行了研究和表征。Hb在碳糊中保持了其生物活性并表现出良好的电化学行为,电化学实验表明了在pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中出现一对峰形良好的准可逆氧化还原峰。对Hb的电化学参数进行了推导,电子转移数n为1.2,电子传递系数α为0.465,反应速率常数k_s为0.434 s~(-1)。该修饰电极对H_2O_2表现出非常好的电催化行为,当H_2O_2的浓度在8.0×10~(-6)~2.8×10~(-4) mol/L范围内时,还原峰电流随着H_2O_2浓度的增加而线性增加,其线性回归方程式为Iss(μA)=0.12 C(μmol/L)+0.73(γ=0.997,n=18),检测下限为1.0×10~(-6)mol/L(3σ),表观米氏常数(K_M~(app))为1.103 mM。该传感器的表面易于更新,并表现出良好的重现性。
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:Q51

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