血红蛋白磁性分子印迹电化学传感器的研制

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分子印迹聚合物(MIPs)具有与目标分子大小、形状及功能基团相匹配的印迹位点,可特异性识别模板分子,其化学及机械性能稳定、选择性强、可重复使用,广泛应用于固相萃取、模拟酶催化及化学传感器等领域。血红蛋白(Hb)是生物体内重要的金属蛋白质,在生命活动中有着重要作用,其浓度的变化会引起许多疾病、甚至死亡,准确检测其含量具有实际意义。电化学分析方法快速、灵敏、成本低、易操作,因此,电化学方法检测Hb一直是人们研究的焦点,也为电化学生物传感器提供了研究基础。本课题制备了血红蛋白磁性分子印迹纳米粒子Fe3O4@SiO2 NPs(MMIPs NPs),并构建了血红蛋白磁性分子印迹电化学传感器,血红蛋白磁性纳米电极电催化检测亚硝酸盐(NO2-)。论文的主要研究内容及结果如下:1.选取Hb为模板分子,正硅酸乙酯为功能单体,Fe3O4@SiO2 NPs作为载体,制备了MMIPs NPs。由TEM表征可知,MMIPs NPs形貌规整,具有核壳结构,单分散性良好,平均粒径为80 nm(RSD=6.2%,n=100),印迹薄层大约12 nm。吸附实验表明MMIPs NPs具有较薄的印迹层,且印迹位点在NPs的表面,加快了Hb的传质速率,在1 h内就达到了吸附平衡。粒子的比表面积较大,具有较高的吸附容量107mg/g。实验测得MMIPs NPs对Hb的印迹因子为α=1.75,Hb对牛血清白蛋白(BSA)、辣根过氧化物酶(HRP)、溶菌酶(Lyz)的分离因子分别是βHb/BSA=7.13,βHb/HRP=3.69,βHb/Lyz=2.76,表明MMIPs NPs能够选择性吸附Hb分子。2.在磁性玻碳电极(MGCE)的表面修饰MMIPs NPs,制备了快速、选择性检测Hb的磁性分子印迹电化学传感器,实现了Hb的直接电化学检测。使用磁性电极引入了磁场,其响应电流(Ipa)是无磁场时Ipa的2倍。由于Hb的印迹孔穴在NPs的表面,所以响应时间较短,在7 min时达到平衡。在最佳测试条件下,差分脉冲伏安法(DPV)测定表明,Hb在印迹传感器上的Ipa是其在非印迹传感器上的2.8倍。Hb对辣根过氧化物酶的分离因子是2.6。检测Hb的线性范围是0.005-0.1 mg/m L(r=0.998),检出限是0.0010 mg/m L(S/N=3)。该传感器成功用于分析检测了血样中的Hb,回收率在95.7%和105%之间。3.采用MMIPs NPs固定Hb,修饰在MGCE构建了电化学生物传感器检测NO2。在最佳测试条件下,DPV测定表明,使用磁性电极引入磁场,对NO2-的检测有增敏的作用,NO2-在Hb/MMIPs NPs MGCE上的还原峰电流(Ip)比其在Hb/MMIPs NPs GCE的Ip增加18%。由于MMIPs NPs的表面有大量印迹孔穴,吸附较多的Hb,所以,NO2-在Hb/MMIPs NPs MGCE上的Ip比其在Hb/MNIPs NPs MGCE的Ip增加24%。线性范围是10-100μmol/L,(r=0.998),检出限是5μmol/L(S/N=3)。该传感器具有较好的重复性和较长的使用寿命且在测定NO2-时不受常见的无机离子Na+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、SO32-、NO3-、PO43-、SO42-的影响,可测定实际样品中的NO2-
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