新型生物分子固定技术及固定材料在生物传感器的应用

【摘要】： 由于电化学生物传感器具有设计制造简单、灵敏度高、价格低廉、选择性好等优点，已被广泛研究并应用于食品工业、环境检测和临床医学等领域。然而，在电化学生物传感器的构建中，如何有效地利用生物分子固定技术及固定材料决定着生物传感器的稳定性、灵敏度和选择性等主要性能。基于此，本论文设计了一些新型生物分子固定技术、发展了一些固定材料来固载生物分子，结合各种电化学方法，研究了生物分子的电化学性质并制备了相应的生物传感器。 1．利用二氧化锆溶胶-凝胶具有良好的生物相容性，可提供良好的微环境保持酶的生物活性，且纳米金与酶形成静电复合物后，能有效促进酶与电极表面的电子传递的原理，将辣根过氧化物酶(HRP)、二氧化锆溶胶-凝胶、纳米金按一定的比例混合，成功制备了以二氧化锆／纳米金溶胶-凝胶为载体的性能优良的过氧化氢生物传感。该生物传感器性线性范围为7.0μmol／L至3.9 mmol／L，检测下限为4.0μmol／L。本文还探讨了pH、工作电位、干扰物质对生物传感器的影响。 2．采用层层自组装技术将带正电荷的聚阳离子PDDA与带负电荷的纳米金在聚邻苯二胺修饰的铂电极上进行层层组装，最后利用负电荷的纳米金静电吸附正电荷的血红蛋白(Hb)，从而制得性能优良的过氧化氢生物传感器。本文探讨了pH、工作电位、温度对生物传感器的影响，在优化条件下，该生物传感器对H_2O_2在1.3μmol／L～1.4 mmol／L之间存在良好的线性关系，检测限可达0.8μmol／L。 3．利用电聚合的无机氧化物ZrO_2能够结合DNA上五碳端磷酸根的性质固定了小牛胸腺DNA(CT-DNA)，再利用带负电荷的DNA静电吸附正电荷HRP分子的特性，从而制得了对H_2O_2有良好的催化响应的过氧化氢生物传感器。本固定方法的优点是DNA膜层为酶分子提供了良好的微环境并加快了辣根过氧化物酶与电极之间的电荷传递。本文探讨了pH、工作电位、温度对生物传感器的影响，在优化条件下，生物传感器对H_2O_2在3.5μmol／L～10 mmol／L之间存在良好的线性关系，检测限可达0.8μmol／L。此外，该固载方法也适用于其他生物分子的固载。 4．采用循环伏安法共聚合ZrO_2与HRP，制得了功能化的ZrO_2-HRP薄层，通过原子力显微镜、交流阻抗等技术表明HRP分子均匀地分布在ZrO_2-HRP薄层中，该薄层对H_2O_2具有良好的催化响应。本文探讨了pH、工作电位、温度对生物传感器的影响，在优化条件，该生物传感器对H_2O_2在20μmol／L～9.45 mmol／L之间存在良好的线性关系，检测限可达1.0μmol／L，米氏常数为8.01 mmol／L，这种采用无机氧化物共聚合生物分子的方法扩展了生物分子的固载方法。 5．采用循环伏安法在金电极表面聚合2，6-二氨基吡啶，利用带正电荷的聚2，6-二氨基吡啶(PDD)吸附带负电荷的DNA分子，再通过DNA与Hb之间的静电作用吸附带正电荷的Hb分子，从而制得了性能良好的H_2O_2生物传感器。本文探讨了pH、工作电位、温度对生物传感器的影响，在优化条件，该生物传感器对H_2O_2在1.7μmol／L～3.0mmol／L之间存在良好的线性关系，检测限可达1.0μmol／L，米氏常数为0.8 mmol／L。