论文部分内容阅读
生物传感器是当今高科技领域的研究热点,生物大分子的固定化是制备生物传感器的关键技术之一。自组装单分子膜(SAM)技术已广泛应用于生物大分子固定化,为生物传感器的研究提供了有效途径。但是,用于进一步固定蛋白质分子的SAM表面上的羧基或氨基容易形成表面分子间氢键,对蛋白质分子的固定化产生不利影响。本文利用偏振模式-傅里叶变换反射-吸收红外光谱(PM-FT-IRRAS)、循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗技术(EIS)对三种不同硫醇自组膜以及固定化蛋白质进行了表征,提出阻止巯基丙酸(MPA) SAM羧酸基团、巯基十一酸OAUA) SAM羧基基团形成氢键的方法,优化了蛋白质的固定条件,考察了L-半胱氨酸(L-Cys)的最佳组装条件,对生物传感器的研究与应用具有重要意义。本论文工作主要包括以下三个方面：1.金电极表面MPA SAM分子间氢键控制及其对蛋白质固定化的影响利用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基硫代琥珀酰亚胺(NHS)对金表面MPA SAM上的羧基进行活化,可有效地固定功能蛋白质分子。本章以牛血清蛋白(BSA)为模型蛋白,考察了MPA SAM间氢键对蛋白质固定化的影响以及控制MPA SAM表面氢键形成的方法。结果表明,通过调节MPA溶液pH或通过制备混合硫醇自组膜(MSAMs)增加分子间距离,都可以有效抑制氢键的产生。在pH3.0条件下,或MPA：苯硫酚(TP)浓度比为1：3时,都可以使MPA SAM的羧基以单体形式存在,而MPA/TPMSAMs更有利于蛋白质分子的固定化。2.金电极表面MUASAM分子间氢键的控制及其对蛋白质固定化的影响烷基硫醇上烷基链的长短对其SAM的结构与功能都有重要影响。为了与前一章所得到的实验结果进行对比,本章对巯基十一酸(MUA) SAM进行了研究,分别选用巯基十一醇(MUOH)、巯基已醇(MHOH)、巯基庚烷(MHT)为间隔分子,分别采用共吸法和分步法制备MSAMs以阻止氢键的产生。实验中发现,利用分步法制备的MSAMs的结构优于共吸法,能更有效地抑制MUA分子间氢键的产生。在分步法中,对间隔分子的浓度及组装时间进行了优化。结果表明,利用分步法制备MSAMs时,MUA与MUOH的最佳浓度比为1：3,MUA与MHOH的最佳浓度比为1:6, MUA与MHT的最佳浓度比为1：6,三种间隔分子的最佳组装时间皆为20min。对三种MSAMs进行比较,MUA/MUOH MSAMs上固定的蛋白质量最多,说明MUA/MUOH MSAMs结构更有序。3.L-半胱氨酸的最佳组装条件及红外表征过程中最佳偏振角的选择L-半胱氨酸(L-Cys)既含有巯基,又含有羧基和氨基,是制备用于固定蛋白质分子的SAM理想材料。但是,自组装溶液对L-Cys SAM的性能有显著影响。本章分别利用在含有一定浓度L-Cys的醋酸盐缓冲溶液(ABS)和磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,在金电极表面制备L-Cys SAM,并进行CV、 PM-FT-IRRAS表征,对自组装溶液的pH条件及IR表征过程中偏振角进行了选择。结果表明,在pH5.0的ABS中,L-Cys SAM组装量最多,电活性最好；偏振角为80度时IR的特征峰较为明显。实验结果对L-Cys SAM的制备与应用具有一定参考价值。