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基于电子媒介体固定化构筑电化学生物传感器的研究及应用

唐晨飞  
【摘要】: 本论文分三部分,第一、第二部分分别利用聚电解质/碳酸钙微球的静电作用和电化学预处理法,实现了铁氰化钾和硫堇两种电子媒介体的有效固定。分别构筑了抗坏血酸传感器和无酶葡萄糖生物传感器;第三部分基于溶胶-凝胶法共价固定辣根过氧化物酶(HRP),制备了一种新型过氧化氢传感器。 1、通过将聚丙烯基胺盐酸盐(PAH)静电组装到聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)掺杂的多孔碳酸钙微球表面上,Fe(CN)63?离子通过静电作用吸附到PAH层表面,成功制备一种新型电活性材料。将得到的电子媒介体材料嵌入到壳聚糖(CS)溶胶-凝胶基质中,构筑了抗坏血酸(AA)电化学传感器。并考察了该传感器在测定AA方面的应用。Fe(CN)63?对AA的催化氧化电位为0.27 V,与AA在裸玻碳电极上直接催化氧化电位(0.4 V)相比明显发生负移。该电化学传感器响应快速,具有良好的重现性和稳定性。测定AA的线性范围是1.0×10-6 ~ 2.143×10-3 M,其检测限是7.0×10-7 M。 2、利用电化学预处理法共价固定硫堇(Th)分子,通过聚多巴胺(PDA)对得到的Th修饰电极的负载作用,实现了特异性亲和受体伴刀豆球蛋白(Con A)分子的固定化,建立了一种方便、有效的检测葡萄糖的新方法,构筑了新型无酶葡萄糖生物传感器。PDA作为功能性“双面胶”,利用自身的粘附性和Schiff反应,得到功能性界面Th/PDA/Con A。通过Con A与葡萄糖特异性结合导致Th电化学信号的改变,从而实现了葡萄糖的定量检测。该传感器表现出良好的重现性、稳定性和抗干扰能力,对葡萄糖响应的线性范围为1.0×10?6 ~ 1×10?4 M,检测限为7.5×10?7 M。 3、基于一步多聚糖溶胶-凝胶反应原位共价固定HRP制备了新型H2O2生物传感器。硅氧烷是一种含有环氧基和三甲氧基官能团的无机材料,利用生物高聚物?壳聚糖(CS)的-NH2与γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)的环氧基团之间的反应形成的网络结构将HRP实现固定。固定在这种具有高生物相容性杂化材料中的酶,能够保持高的酶催化活性,对H2O2具有快速的响应。生物传感器对H2O2响应的线性范围是2.0×10-7 ~ 4.6×10-5 M,其检测限是8.1×10-8 M。


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