收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物电化学传感器的制备及其应用

徐巧  
【摘要】:21世纪是生命科学的世纪,生物分子间的电子传递反应是生物体发挥其生物功能的一类重要的化学反应过程。从生命现象的化学本质看,许多生物物质是荷电的微粒或分子,生命活动往往伴随着电荷的运动。如生物体的各种氧化还原反应(如呼吸链、光合链等),生物膜上电荷与物质的分离和转移,反应机制以及生物催化等,可以认为生命现象也表现为一种电化学现象。研究生物分子(特别是氧化还原蛋白质和酶)的电子传递反应过程,不仅可以获得其内在热力学和动力学性质的重要信息,而且可以揭示生物体系中电子转移机理、了解生命体内的能量转换和物质代谢、了解生物分子的结构和各种物理化学性质及与功能之间的关系。因此,基于电子传递的监测的电化学酶传感器、纳米电化学传感器、DNA传感器以及传感器的生物活体检测都受到了越来越多的关注。 本文采用电化学方法,对不同生物分子的电化学行为进行了探讨,并研究了生物电化学传感器的植物活体检测。主要研究内容和结果如下: (1)借助Co(phen)_3~(3+/2+)这一电化学指示剂,采用间接法在DNA修饰电极表面研究了DNA与CdTe QDs之间的相互作用。研究了CdTe QDs能对dsDNA/Co(phen)_3~(3+/2+)体系的电化学行为产生的影响。同时,为了排除CdTe QDs对Co(phen)_3~(3+/2+)自身电化学行为影响带来的干扰,又采用解离法来研究DNA与CdTeQDs之间的相互作用。结果表明,在CdTe QDs存在下,Co(phen)_3~(3+/2+)从dsDNA上的解离要明显快于没有CdTe QDs存在的情况。在较低盐浓度时,Co(phen)_3~(3+/2+)从DNA上解离过程的解离常数增加到2.7倍,而在较高盐浓度下解离常数只增加到1.3倍。依据在较低盐浓度下Co(phen)_3~(3+/2+)主要以静电方式结合到dsDNA的双螺旋大沟里,而在较高盐浓度下Co(phen)_3~(3+/2+)主要结合到dsDNA的双螺旋小沟里,最终得到了CdTe QDs与dsDNA的结合位点可能为dsDNA双螺旋大沟的结论。 (2)以壳聚糖作为固定基质,将水溶性CdTe纳米颗粒和血红蛋白(Hb)分散在壳聚糖基质里,制备了一种稳定的Hb-CdTe-CS修饰玻碳电极(GC)。电化学实验表明,Hb在-0.360 V附近有一对较为可逆的氧化还原峰出现,其电化学行为是一个表面控制的电化学过程,在该修饰电极上电子传递速率常数为1.36 s~(-1),表面覆盖量为2.62×10~(-10) mol/m~2。傅立叶红外光谱和紫外可见吸收光谱实验表明,Hb在此修饰膜中结构未发生明显改变。同时,该修饰电极对H_2O_2具有良好的催化能力,在浓度7.44×10~(-6)~6.95×10~(-4) mol/L范围内催化还原电流与溶液中的H_2O_2的浓度呈线性关系,线性相关方程为i(A)=-0.2159-7620.60c(mol/L),相关系数达到0.995,检测限为2.23×10~(-6) mol/L。 (3)在无促进剂条件下,制备了基于超氧化物歧化酶(SOD)的Nafion-SOD修饰金电极。研究了SOD在金电极上的电化学行为,实验表明Nafion能有效防止SOD从电极上的脱落,并且该修饰电极在+0.16 V附近有一对准可逆的氧化还原峰出现,其电化学行为是一个表面控制过程,在该修饰电极上电子传递速率为0.65 s~(-1),并且安培实验证明,该电极能对超氧负离子(O_2~(·-))进行检测并且检测限达到0.083mmol/L,说明Nafion能有效地保持SOD的活性,并且该电极能够实现对O_2~(·-)的快速、灵敏检测。 (4)在铂微柱电极上制备了聚邻苯二胺修饰分散铂颗粒电极,并利用该电极监测了受到Cd~(2+)胁迫和紫外线A和C胁迫时油菜叶片组织中氧爆发的过程。结果表明,当油菜受到84.9 mmol/L的Cd~(2+)胁迫时,产生了三次氧爆发,时间分别为3.3、8.4和13.2小时。而当油菜受到紫外线胁迫后,会产生的两次氧爆发过程,时间分别为紫外照射后2小时和25小时,通过产生的峰面积可大致估算由于紫外胁迫所产生的H_2O_2的量分别约为6.2×10~(-10)和3.1×10~(-10) mol。该研究成功地建立了一种实时、在体监测植物受到Cd~(2+)胁迫和紫外线A和C胁迫下产生氧爆发的方法,为深入理解Cd~(2+)以及紫外线A和C胁迫对植物的影响及植物相应的防御机制提供了一种简易方便的监测手段。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孟祥韬;;碳纳米管修饰电极[J];科技资讯;2008年12期
2 D.R.Walt;凌云;;化学传感器的最新进展[J];世界科学;1992年12期
3 张洁;庞雪辉;隋卫平;谭福能;侯保荣;;电化学传感器在腐蚀监检测中的应用[J];海洋科学;2010年12期
4 杨萍华,杨建华,孟广耀,彭定坤;固体电解质SO_x(x=2,3)气体传感器性能评价①[J];云南大学学报(自然科学版);1997年01期
5 王又容,严河清,王鄂凤;硫化氢电化学传感器的研究现状及发展[J];武汉大学学报(理学版);2000年06期
6 于玉忠,严河清,陆君涛,王鄂凤;二氧化碳电化学传感器的研究现状和发展前景[J];武汉大学学报(自然科学版);1998年02期
7 张英;丁杰;任旺;;电化学传感器测定肾上腺素的研究[J];化学传感器;2008年04期
8 蔡琪,鲜跃仲,李辉,张仰明,汤杰,金利通;采用离子液体的二氧化硫电化学传感器的研究[J];华东师范大学学报(自然科学版);2001年03期
9 张文保;凡素华;武海;崔玉民;;新亚甲蓝修饰玻碳电极测定过氧化氢[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2010年02期
10 王炎英;牙禹;谭小红;黄克靖;李春涯;;电化学法制备甲基对硫磷分子印迹膜修饰电极及其应用研究[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2010年04期
11 赵世杰;;基于ARM的矿用一氧化碳监测系统设计[J];黑龙江科技信息;2011年20期
12 刘兵;董培;陈福全;司玉昌;郭洪声;;分子印迹聚合物在电化学传感器中的应用[J];武警医学院学报;2005年06期
13 高铭徽;韦明元;郭良宏;;电化学方法研究小分子与核酸相互作用的进展[J];生态毒理学报;2010年04期
14 刘阳;王振清;;材料动态力学数值测试系统研究[J];物理测试;2007年02期
15 康敬万;张会妮;王志华;李晓宁;;一种新型铜离子-席夫碱印迹膜的制备与电化学性质研究[J];西北师范大学学报(自然科学版);2008年05期
16 赵硕;申晴;崔莉凤;;分子印迹电化学法测定微囊藻毒素[J];湘潭大学自然科学学报;2011年01期
17 冯春梁;韩玉花;李亚男;赵新;;纳米银修饰石墨电极伏安法测定过氧化氢[J];辽宁师范大学学报(自然科学版);2011年02期
18 王也如,邓家祺,匡育勤;用二氧化碳电极测定霉菌537蛋白酶的活性[J];复旦学报(自然科学版);1994年04期
19 陈凌霞,李凤菊,谷如驹;聚合物膜修饰电极在分析化学中的应用[J];河南教育学院学报(自然科学版);2000年03期
20 干宁;徐伟民;李天华;;纤维素酶活性测定的生物传感器研究[J];纤维素科学与技术;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱伟伟;李念兵;;测定环境中金属镉的锡?铋薄膜电化学传感器初步研究[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
2 杨金泉;吴康兵;周宜开;;基于纳米铜增敏效应无酶型葡萄糖电化学传感器的研究[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会报告论文[C];2010年
3 郭萌;姚素薇;张卫国;张莹;;电化学传感器的研究和进展[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
4 卢爽;巴恒静;;钢筋混凝土腐蚀监测的电化学传感器及其应用[A];高强与高性能混凝土及其应用——第七届全国高强与高性能混凝土学术交流会论文集[C];2010年
5 吕翠;康天放;熊岳;薛瑞;;层层组装电化学传感器法研究Fenton反应对DNA的损伤[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
6 陈晓霞;易洪潮;王颖;胡胜水;;一氧化氮电化学传感器及其在生物医学中的应用[A];第三届科学仪器前沿技术及应用学术研讨会论文集(三)[C];2006年
7 严河清;于玉忠;王又容;陆君涛;;阳极剥离固体聚合物CO_2传感器研究[A];第六届全国气湿敏传感器技术学术交流会论文集[C];2000年
8 刘国艳;柴春彦;申兆菊;;电化学传感器法检测动物性产品中残留乙氧酰胺苯甲酯[A];中国畜牧兽医学会2006学术年会论文集(上册)[C];2006年
9 郑安升;宋诗哲;;水环境中焊接件腐蚀电化学传感器的研制[A];2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议论文集[C];2006年
10 王飞;康天放;鲁理平;张雁;刘桐坤;;基于金微粒和Nafion膜修饰玻碳电极的对硫磷传感器[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 甘甜;基于石墨烯纳米材料的茉莉酸类植物激素电化学传感器研究[D];武汉大学;2011年
2 杨妍;几种活性氧和DNA电化学传感器研究[D];湖南大学;2013年
3 卢璐;离子液体和纳米材料提高电化学传感器性能之新策略[D];山东大学;2014年
4 刘灿;电化学传感器检测堆肥微生物及几种典型环境污染物的研究[D];湖南大学;2012年
5 郑冬云;基于碳纳米材料的一氧化氮电化学传感器的制备及生物医学应用研究[D];武汉大学;2010年
6 吴敏;纳米材料修饰电化学传感器及其在有害物质检测中的应用研究[D];华东师范大学;2014年
7 孔祥贵;基于水滑石纳米材料构筑新型电化学传感器及其性能研究[D];北京化工大学;2012年
8 金根娣;杯芳烃等功能材料电化学传感器的研究及应用[D];扬州大学;2012年
9 刘召娜;新型纳米结构材料在电化学传感器中的研究与应用[D];山东大学;2012年
10 朱民;微型电化学传感器的研究及其在细胞分析中的应用[D];华东师范大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周雯婧;电化学传感器用于堆肥中简青霉产漆酶检测的研究[D];湖南大学;2008年
2 付虎;基于核酸适体的电化学传感器用于蛋白质的高灵敏检测[D];重庆医科大学;2013年
3 李瑞;三电极电化学传感器等效电路模型的研究[D];大连理工大学;2010年
4 姜彬;用于有机磷农药检测的电化学传感器的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 李玉秀;基于纳米材料构建的无酶葡萄糖电化学传感器[D];华东理工大学;2014年
6 王翠;基于酶放大的电化学生物传感新方法研究[D];湖南大学;2013年
7 刘林林;基于苯硼酸聚合物的糖电化学传感器研究[D];西北大学;2014年
8 赵冬娇;基于石墨烯的若干新型电化学传感器的制备及应用研究[D];浙江理工大学;2013年
9 王秋花;基于电化学传感器的多组分气体浓度检测仪[D];西安理工大学;2010年
10 匡延松;基于贵金属纳米粒子的电化学传感器研究[D];重庆大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王婉颐;精确快速水质分析法[N];中国海洋报;2003年
2 本报记者 苏江;拒绝500强收购的远见和回报[N];21世纪经济报道;2009年
3 柯继;中科院研发三聚氰胺检测新法[N];中国食品报;2010年
4 记者裴宏 吴艳;北京青少年科技创新大赛揭晓[N];中国知识产权报;2009年
5 范世福;我国分析检测科技与仪器何去何从[N];中国化工报;2003年
6 黄绍敏 王清燕;科力恒的崛起[N];中国企业报;2001年
7 记者 杨朝晖;毒品检测芯片一次可快速查出十类毒品[N];科技日报;2009年
8 ;以科技力量保鲜康尔兴品牌[N];中国环境报;2009年
9 记者 姚耀;辽宁攻关污染源现场监测技术[N];中国化工报;2009年
10 本报记者 冯淮河;气体检测器应更好适应企业需要[N];中国安全生产报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978