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新型酶传感器的研究及其在环境毒物分析中的应用

杨云慧  
【摘要】:生物传感器在临床诊断、生物分析、环境监测等领域具有广泛的应用前景,因而吸引了众多研究者的兴趣。近年来随着人们环保意识的加强,对环境检测提出了更高的要求。酶传感器满足了现场环境监测和化学战剂快速检测的需要,已逐步应用于环境毒物的测定。在生物传感器的构建中,其关键技术之一就是如何将生物分子稳定、高活性地固定到换能器表面。本文针对生物传感器固定技术中存在的生物分子失活的问题,发展了一系列固定基质材料和固定方法以提高固定化生物分子的活性,并以之为基础设计制备了过氧化氢、葡萄糖、尿素的酶传感器; 另外,利用聚电解质的尺寸排除效应解决样品中抗坏血酸的干扰; 利用纳米金的吸附-解吸作用对失活酶层进行更新,构建了一系列一体化的单酶电极用于环境毒物的测定。其次,本文还采用酶标杂交法研制了一种与结肠癌高度相关的基因传感器。具体内容如下: 1.发展了4种固定生物分子的新方法并用于固定酶构建电化学酶传感器。(1)在第2章中,首次研制出一种基于纳米ZnO/壳聚糖有机-无机复合膜作为固定基质的酶生物传感器。该复合膜结合了无机材料纳米ZnO和有机材料壳聚糖的优点。酶的固定基于纳米ZnO的吸附作用,因此避免了使用戊二醛时对酶的化学损伤。选择典型的辣根过氧化酶作为研究对象。通过扫描电镜观察到纳米ZnO/壳聚糖膜呈多孔状,可使辣根过氧化酶有效地包埋在膜中,比用戊二醛交联的酶具有更高的生物活性。电极测定H2O2溶液的浓度线性范围是5.0×10-5~2.0×10-3 mol /L,灵敏度为43.8μA L mmol-1,在3σ处得检测下限为2.5 ×10-6 mol /L。此基质可用于其它生物分子的固定。(已成功用于固定抗体制得免疫传感器) (2)在前面的研究中,我们从扫描电镜图中发现ZnO在壳聚糖中分散的均匀性有待提高。在第3章中报道了一种基于改性纳米ZrO2/壳聚糖复合膜作为固定基质的葡萄糖传感器。首次将纳米ZrO2用阴离子表面活性剂加以处理以提高其在壳聚糖溶液中的分散性。当葡萄糖溶液浓度在1.25×10-5~ 9.50×10-3 mol /L变化时,电极呈线性响应,灵敏度为0.028μA Lmmol-1。在3σ处得检测下限为1.0×10-5 mol /L (3)在第4章中报道了一种新型尿素传感器。以胺化PVC(PVC-NH2)作基质的PVC膜pH电极为原电极,首先采用戊二醛将伴刀豆球蛋白交联到pH电极上,再利用伴刀豆球蛋白(Con A)与糖蛋白间的特异性识别作用,将Con A和酶表面的麦芽糖残基结合,采用交替沉积Con A和脲酶,进行多层酶膜的组装,电极在尿素浓度为6.9×10-5~1.0×10-3mol /L范围,响应电位与尿素浓度的对


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