基于功能化肽链的电化学生物传感器用于检测砷的研究

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砷是自然界中一种存在广泛的类金属,主要存在于地壳、土壤、水等自然环境,以及农药、染料、皮革防腐剂、化石燃料等人工制品中,慢性暴露于砷会引发神经紊乱、心血管受损、皮肤癌、肝癌和肾癌等健康问题。电化学生物传感器是一种较新颖的检测技术,是一种通过生物识别元件进行检测分析的集成设备,能够提供选择性定量或半定量分析,已经成功应用于生物医学、药学研究、环境监测、食品检测等领域。相比于其它检测方法,电化学生物传感器有很多突出优点,如检测限值低、灵敏度高、响应迅速、成本低、操作简单等等,因此,电化学生物传感器检测砷的研究是一门具有重大意义的创新性课题。
  本论文研究的是一种标记了二茂铁的肽链功能化的电化学生物传感器,这种肽链能与三价砷(AsⅢ)特异性紧密结合,肽链上的二茂铁会提供可检测的电化学信号,As(III)被肽链捕捉后,肽链构型会发生改变并因此产生电流响应。为了构建这个生物传感器,还原性氧化石墨烯和聚苯胺分别电沉积在玻碳电极上之后,肽链自我装配在改良的电极表面,利用差分脉冲伏安法(differential pulse voltammetry, DPV)检测肽链与As(III)作用后变化的电信号。实验结果表明,肽链的DPV电信号随着砷浓度的增加而减小,并呈现出很好的线性相关关系。文章还对影响传感器性能的实验条件进行了优化,包括PBS缓冲溶液的pH值、Tris-HCl缓冲溶液的pH值以及肽链与As(III)的反应时间。在最佳实验参数下,该生物传感器对As(III)的最低检测限值为3.2×10-6μg/L,检测范围为1.0×10-5-1.0×103μg/L,除此之外,该生物传感器还被成功用于检测实际水体样品中的As(III)。该生物传感器具有选择性好、灵敏度高、制备简单、检测限值低的特点,为As(III)检测提供了一种前景广阔的新方法。
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