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生物传感器是由物理、生物、医学、化学、电子技术等多门学科互相融汇渗透成长起来的一种高新技术,是一种将生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的分析装置。因为其具有分析速度快、选择性好、灵敏度高、成本低,且能在复杂体系中进行在线连续监测的特点,现已在环境监测、生物、食品、医学、医药、及军事医学等领域表现出无限广阔的应用前景,世界各国对其引起了极大的关注。对生物传感器的基本原理、特点、分类及在食品分析、环境监测、军事和生物医学上的应用进行了综述,并对生物传感器的发展前景进行了展望。随着蛋白质科学的迅猛发展,众多的科学研究者对基于蛋白质(酶)电子传递而研制新型电化学生物传感器投入了高涨的热情和给予了浓厚的兴趣。与此同时,对纳米材料的运用,各类新型电化学生物传感器也不断孕育而生。肌醇六磷酸是一种环境友好型试剂,每个分子含有6个非共平面的磷酸酯键,磷酸酯键能与纳米金属氧化物或金属纳米粒子发生强络合作用,生成新的肌醇六磷酸盐。新型肌醇六磷酸盐具有生物亲和性,这些新型功能化材料作为良好的电子传递媒介在电化学生物传感器领域获得了广泛的应用,引起了越来越多科学研究者的关注,对其结构、应用和性质进行了深入的探索。本论文目的在于利用自身合成的纳米材料,借助纳米功能化材料在电极表面构筑一个电化学传感界面,使其能够有效的固定酶,具体研发了以下3种过氧化氢型电化学生物传感器。(1)肌醇六磷酸钙膜固定辣根过氧化酶制备过氧化氢生物传感器本章节主要利用肌醇六磷酸钙(Ca-IP6)的磷酸酯键及Ca2+对辣根过氧化物酶(HRP)具有静电吸引和螯合作用,将其自组装于玻碳电极(GCE)表面,制备Nafion/HRP/Ca-IP6/GCE生物传感器。用紫外-可见吸收光谱、电化学阻抗光谱和循环伏安法对Nafion/HRP/Ca-IP6/GCE膜进行了表征。实验结果表明吸附了HRP仍然能够保持原有的生物活性,并实现了辣根过氧化物酶在电极表面的直接电子转移。该修饰电极对过氧化氢有良好的电催化活性,线性范围为2.67×10-71.07×10-6 mol L-1,最低检测限为1.30×10-7 mol L-1(信噪比S/N=3),米氏常数()为0.259mmol L-1。该生物传感器拥有较低的检测限,较高的电催化效率和较好的稳定性及重现性。(2)孔状肌醇六磷酸镁膜应用于生物传感器的直接电化学通过水热合成的方法,制得孔状的肌醇六磷酸镁,再将辣根过氧化物酶(HRP)修饰到这个孔状结构上,利用其固定辣根过氧化物酶,将其自组装于玻碳电极(GCE)表面,制备Nafion/HRP/Mg-IP6/GCE生物传感器。用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对肌醇六磷酸镁形貌进行表征,并用电化学交流阻抗光谱(EIS)表征电极的修饰过程,紫外-可见吸收光谱和循环伏安法对Nafion/HRP/Mg-IP6/GCE膜进一步的表征,实验结果表明吸附了HRP仍然能够保持原有的生物活性,实现了辣根过氧化物酶在电极表面的直接电子转移。该修饰电极对过氧化氢有很好的电催化活性,线性范围为1.00×10-79.80×10-5mol L-1,最低检测限为9.80×10-8mol L-1(信噪比S/N=3),米氏常数为0.121mmol L-1。该生物传感器具有令人满意的稳定性和重现性,拥有较低的检测限和较高的电催化效率。(3)辣根过氧化物酶在喇叭花状肌醇六磷酸锌膜修饰电极上的电化学研究利用肌醇六磷酸盐中磷酸键与金属离子的强络合能力,通过直接沉淀法合成了一种喇叭花状肌醇六磷酸锌(Zn-IP6)纳米材料。利用喇叭花状肌醇六磷酸锌(Zn-IP6)和辣根过氧化物酶(HRP)配位作用,固载大量的辣根过氧化物酶,将其自组装于玻碳电极(GCE)表面,制备Nafion/HRP/Zn-IP6/GCE生物传感器。实验过程中借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)对喇叭花状肌醇六磷酸锌形貌进行表征,并用电化学交流阻抗光谱(EIS)表征电极的修饰过程。紫外-可见吸收光谱结合电化学结果表明,喇叭花状肌醇六磷酸锌具有很好的生物亲和性,吸附在其上的HRP保持了很好的生物活性,实现了与电极间的直接电子转移。该修饰电极对过氧化氢有很好的电催化活性,线性范围为1.33×10-71.08×10-5 mol L-1,最低检测限为1.00×10-7 mol L-1(信噪比S/N=3),米氏常数为0.0850mmol L-1。该传感器具有较长的使用寿命和良好的重现性,拥有较低的检测限和较高的电催化效率,是一种简洁有效的过氧化氢(H2O2)生物传感器。