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电化学生物传感器,特别是基于超氧化物歧化酶(SOD)的生物传感器,可以实时检测细胞中释放超氧阴离子(O2·-),已成为当今化学、生物、医学等领域研究的热点之一。与传统的检测方法相比,用电化学方法研究生物传感器具有反应速度快、灵敏度高、专一性、便于携带和可以实时进行检测等优点,可以满足生物体检测的要求,因此受到越来越广泛的关注。本论文中用海藻酸钠(SA)和Si02-(L)-赖氨酸杂化纳米盘来构建超氧化物的生物传感器,并用高分散性的碳纳米纤维(CNF)构建传感器在低电位下检测二氢烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH),并对以上三种纳米材料进行表征。1.SA溶胶-凝胶(Sol-gel)膜上可以很显著地促进超SOD的直接电子传递,式量电位为0.14V,介于O2’-/O2和O2·-/H202之间。SOD/SA修饰电极方法非常简单,且不需要任何介质和媒介体。基于SOD/SA对O2·-的专一性反应,SOD修饰电极可以对O2·-进行检测,检测电位低,灵敏度高,线性范围宽和检测限低。此外,它可以进一步用于检测直接粘附在修饰电极表面上的活细胞释放的O2·-因此,用SA Sol-gel膜构建的O2·-生物传感器为蛋白质的固定,固定蛋白的直接电化学和实时地检测活细胞中的O2·-浓度提供了一个新的途径。2.用(L)-赖氨酸作为掺杂物,然后硅酸四乙酯(TEOS)在溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)胶束体系中水解缩合,成功地合成了一种新型的介孔SiO2-(L)-赖氨酸杂化纳米盘。通过单齿配位形式,(L)-赖氨酸上的羧基与Si02共价键合。(L)-赖氨酸上有两个“裸露的”氨基,这种杂化纳米盘有很好的生物相容性。这种纳米盘有具很大的表面积(570m2g-1),孔径大约为2.9nm的有序的介孔结构。这个尺寸与蛋白质的尺寸相近,这将有利于蛋白质分子的固定,有利于提高杂化基质与蛋白质之间的相互作用。当SOD混合到介孔Si02-(L)-赖氨酸杂化纳米盘中,SOD的生物活性可以有效地保持。SOD快速的直接电子传递表明介孔SiO2-(L)-赖氨酸杂化纳米盘有利于SOD的电子传递。因而,将SOD修饰的SiO2-(L)-赖氨酸杂化纳米盘固定在金电极上可以得到一种新颖的电化学传感器。这种传感器在电势为0.05V时,可用于O2·-的检测。O2·-浓度的线性范围为3.11～176.53μmol L-1,检测限为08μmo1L-1,有很高的灵敏度和选择性。3.高分散性的CNF是一种新型的碳纳米材料,具有很好的分散性和溶解性。CNF可以氧化NADH,这一性质可以应用于生物传感中。在CNF的表面有活性位点和富氧基团,这些对NADH的电催化起着一定的促进作用,从而使NADH的氧化反应的过电位降低了560mV(与裸电极对比)。CNF修饰电极对NADH的检测具有着检测限低(049μmol L-1)和电位低(0V)的特点。这种高分散性的CNF促进了NADH和电极表面的电子传递。