高选择性及高灵敏性葡萄糖传感器的研制

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人体血液中的血糖水平是衡量糖尿病临床诊断和新陈代谢能力的重要指标。 在无酶传感器的研究中,利用固体催化电极传感器来测定葡萄糖,由于电极可反复多次使用,检测时间较短,费用低,逐渐成为研究的热点之一。 采用电刻蚀法制得镍微电极,通过循环伏安法在镍微电极上电聚合过氧化聚吡咯膜和聚磺基水杨酸膜,利用葡萄糖在碱性条件下在该修饰电极上的电催化氧化性质,制备了新型的抗干扰的无酶葡萄糖微传感器;研究了其电化学氧化机理,在较低的碱性(pH=12.0)和较低的氧化电位(<+0.5 V)条件下,镍微修饰电极上产生的Ni(Ⅲ)能直接将葡萄糖氧化为葡萄糖酸内酯,产生的安培响应与葡萄糖浓度分别在5.0×10.6~1.1×10-3M和6.0×10.6~1.0×10-3 M范围内呈线性关系,检出限分别为2.4×10-6M和9×10.7 M;传感器响应快(小于3 s)。由于具有电荷识别能力的高分子聚合膜的引入,使得电极测定时选择性得到提高。 纳米修饰生物传感器是21世纪的新兴产业,由于纳米材料具有独特的物理化学性质,在生物传感器方面得到了广泛的应用,本文制备了纳米金铂修饰的电流型葡萄糖生物传感器并对其性能进行了研究。 首先采用亚单分子层修饰技术,在多晶金微电极表面电沉积纳米铂,制得剪裁设计纳米铂修饰的金微电极前躯体。纳米金具有良好的生物相容性和稳定性,而纳米铂具有有效降低酶反应产物过氧化氢在电极上的氧化过电位的功效,结合以上两者优势制备了葡萄糖生物传感器,研究了较低正电位(+0.4 V)下葡萄糖在修饰电极上的电催化氧化性质。 采用柠檬酸钠还原法制备了带负电荷的纳米金颗粒。利用自组装技术,在多晶金微电极表面引入巯基,将带负电荷的纳米金共价结合到巯基上面用于GOD的固定;为了提高电极的选择性,通过EDC/NHS交联耦合反应,嫁接引入高负电荷电子云密度的DTPA,从而制得高选择性和高灵敏性的葡萄糖生物传感器,在葡萄糖浓度0.2~96μM范围内呈线性关系,检出限为0.1μM。 采用相转移法制得带正电荷的纳米金颗粒。利用层层自组装技术,将带正电荷的纳米金和GOD直接修饰到金微电极前躯体表面,制备了多层酶生物传感器,增加了GOD的固载量,进而提高了传感器的灵敏度。为了提高传感器的选择性,在修饰电极最外层涂敷上Nafion膜,同时也有效避免了GOD的渗漏。该葡萄糖生物传感器在葡萄糖浓度0.08~110μM范围内呈线性关系,检出限为0.03μM。
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