糖尿病是世界范围的公共健康问题,该病的病因是由于患者体内代谢紊乱所导致的胰岛素分泌障碍,引起高血糖症,准确的测定血液中葡萄糖的含量是控制病情的重要手段。人体正常生理条件下的血糖浓度为80-120 mg/d L(4.4-6.6m M),糖尿病患者体内的血糖浓度通常会过高或者是过低于正常生理血糖范围。由糖尿病引发的并发症很多,包括风险较高的心脏疾病,肾功能衰竭,或失明。因此,治疗糖尿病的过程中,需要对血糖浓度进行定期的检测,达到预防治疗的目的。基于葡萄糖氧化酶的电流式酶电极,在进行简单易用的血糖检测中起着重要的作用,与此同时,在连续监测血糖方面,该电极将扮演着同样重要的角色。葡萄糖氧化酶是一个同型二聚体酶,该酶的氧化还原中心黄素腺嘌呤二核苷酸深埋于酶的内部[1-4],使其无法与电极表面直接沟通,因此,电化学葡萄糖氧化酶生物传感器的发展所面临的挑战是选取适当的化学试剂充当电子介体,连接葡萄糖氧化酶的活性中心与电极表面,将反应后产生的电子直接传递至电极表面。到目前为止,已经报道的关于葡萄糖氧化酶的直接电子传递主要是利用特定的物质充当电子导线如金纳米颗粒[5,6],碳纳米管[7-9],石墨烯[10-13]和聚合物薄膜[14]等,以及特定的化学试剂充当电子导线[15],实现酶活性中心与电极表面的直接电子传递。但是采用上述方法制备的葡萄糖氧化酶生物传感器依然存在很多缺陷,比如修饰至电极表面的葡萄糖氧化酶在检测的过程中容易缺失,容易受到外界物质的干扰,制备好的酶电极不易贮存,同一支电极在重复检测方面误差较大。基于上述缺点本实验的目的在于选择合适高效的试剂或者是材料来制备葡萄糖氧化酶生物传感器,研究了酶传感器的响应灵敏度,线性范围等,并且比较了不同方法制备的葡萄糖氧化酶电极的性能。主要研究内容如下:(1)利用N,N-二甲基甲酰胺分散多壁碳纳米管,将分散后的多壁碳纳米管溶液滴加在玻碳电极表面,干透后形成纳米复合薄膜,以该复合物薄膜作为玻碳电极的修饰材料来固定葡萄糖氧化酶。多壁碳纳米管特殊的结构性质不仅保持了葡萄糖氧化酶的活性而且促进了酶与电极表面的直接电子传递。用戊二醛为交联剂,2,5-二羟基苯甲醛作为分子导线在修饰了多壁碳纳米管的玻碳电极表面上固定葡萄糖氧化酶,制备成了完整的葡萄糖氧化酶传感器。制备好的酶电极在检测葡萄糖方面性能较好,其线性范围在0.1~1.2mmol·L-1,信噪比S/N=3时,检出限为0.2mmol/L,灵敏度高而且重现性好。(2)成功构建了一种基于3-氨丙基三乙氧基硅烷充当电子介体,戊二醛作为交联剂固定葡萄糖氧化酶制备的酶电极。3-氨丙基三乙氧基硅烷通常被用做表面修饰剂或者是分散剂参与反应,在反应过程中,戊二醛与葡萄糖氧化酶以共价结合的方式形成网状结构,起到了固定葡萄糖氧化酶的作用。同时,3-氨丙基三乙氧基硅烷分子表面的氨基与戊二醛发生席夫碱反应,一方面能够缓解由于戊二醛浓度过高造成的酶结构改变,另一方面3-氨丙基三乙氧基硅烷充当着电子介体的作用,连接电极表面和酶分子的活性中心,反应后产生的电子通过3-氨丙基三乙氧基硅烷转移至电极表面,实现了直接电子传递。结果表明玻碳电极上修饰的3-氨丙基三乙氧基硅烷?戊二醛?葡萄糖氧化酶混合液能很好的保持葡萄糖氧化酶的活性,并显著促进了其电化学行为。通过时间电流计时法,在0.01mol/L的磷酸缓冲液中,检测到该酶电极催化电流与葡萄糖浓度在1.0~13.0 mmol·L-1范围内呈线性关系,线性回归方程为:y=-0.00343 x+0.05061,相关系数为0.99914,信噪比S/N=3时,检出限为0.2mmol/L。由此可见,该电极具有较低的检出限,理论上已经达到检测正常生理水平下血糖浓度的标准。