血蓝蛋白及半乳糖氧化酶复合膜电化学传感

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由于第三代酶生物传感器在医疗和环境方面的良好的应用前景,与第三代生物传感器的相关课题引起了科研人员的巨大兴趣。21世纪开始的阶段,材料科学方面取得的进步,给第三代生物传感器带来了新的机遇。纳米材料以及导电聚合物,改进了第三代生物传感器的一些相关性质。其中,石墨烯的导电性比以往的纳米材料有所提高,比表面积较大,适合生物分子的固定。有助于生物分子活性的保留。本文制作了三种性能良好的的第三代生物传感器,利用功能化石墨烯等材料固定血蓝蛋白,半乳糖氧化酶,对所制备的生物传感器进行了研究。主要内容为:使聚乙二醇乙二酸脂(Poly(ethylene succinate),PES)与氧化石墨烯(GO)结合。对氧化石墨烯(GO)在-0.60 V的电压下进行电还原处理,获得还原氧化石墨烯与PES复合材料,首次利用这种RGO/PES复合膜固载了血蓝蛋白(hemocyanin,HC),形成了生物复合膜RGO/PES/HC,我们用扫描电子显微镜(SEM)表征这种生物复合膜的表面形貌,电化学交流阻抗(EIS)以及循环伏安法(CV)等电化学测试方法也被用于测试本工作制备的RGO/PES/HC修饰电极的电化学相关性质。获得了在不同pH条件和扫速的情况下的循环伏安图,通过分析循环伏安图来研究纳米膜复合膜的电子传递过程。同时,用CV和微分脉冲伏安法(DPV)来研究本工作中制备的RGO/PES/HC修饰电极对双酚A(Bisphenol A,BPA)的催化情况。实验结果表明,制作的生物传感器对BPA的检测的线性范围为8.0×10-8M到5.5×10-5M,检出限为3.4×10-8 M,并利用本工作制备的生物传感器对塑料材料产品中的双酚A进行了实样检测,回收率在可接受范围之内,结果仍然是让人满意的。利用原位电化学聚合的方法,合成了导电聚合物聚苯胺(polyaniline,PANI)/RGO复合膜,同时在原位生成聚苯胺的过程中,利用静电作用的原理,将半乳糖氧化酶(GAO)固定在RGO/PANI纳米复合材料内,利用交流阻抗(EIS)和循环伏安法(CV)研究了不同修饰电极的电化学性质。并且利用安培法,研究了复合膜对于半乳糖的催化行为,通过计算得到的检测限为9.0×10-6 M。同时对实验条件进行了优化,我们发现在PH=7.0,电位为-0.50 V时,获得最好的检测效果。在测试所制备的生物传感器的抗干扰能力方面,检测了常见干扰物的干扰情况,情况令人满意,将制备好的修饰电极在冰箱中保存15天后,仍然有92%的响应电流。对稳定性和重现性进行测试,发现本工作构建的酶电化学生物传感器的稳定性和重现性良好。利用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)功能化氧化石墨烯(GO),将半乳糖氧化酶(Galactose oxidase,GAO)固定在GO/PMMA纳米复合材料之内,用SEM研究了GO/PMMA/GAO生物复合膜的表面形貌,进一步利用CV研究了生物复合膜的电化学行为,并在不同的pH和扫速下进行了循环伏安测试,研究了电极表面的电化学行为,同时用时间电流法(i-t)研究了传感器对半乳糖和二羟基丙酮(1,3-Dihydroxyacetone,DHA)的催化行为,其中对半乳糖催化的线性范围为7.0×10-6 M到2.4×10-4 M,对二羟基丙酮的线性检测范围为8.0×10-6 M到4.5×10-4 M检出限7.0×10-6 M,并且,通过重现性实验说明GO/PMMA/GAO生物传感器具有良好的重现性。
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