过氧化氢生物传感器的研究

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酶传感器是由固定化酶与离子选择电极、气敏电极、氧化还原电极等电化学电极组合而成的生物传感器,因而具有酶的分子识别和选择催化功能,又有电化学电极响应快、操作简便的特点,能快速测定试液中某一给定化合物的浓度,且需很少量的样品。H2O2是过氧化酶参与的酶促反应产物,其含量对食品、药物和环境分析等具有重要意义。目前测定H2O2的方法主要有滴定法,光谱法,化学发光法,电化学方法等。其中用电化学方法制备过氧化氢传感器进行含量测定的工作以其成本低,灵敏度高,制作简便的优势得到大力发展。在传感器的研制中,固酶技术和固酶材料是影响酶电极的一个关键因素。本论文中我们通过电化学方法制备了一系列过氧化氢传感器,并对其浓度的测定情况进行了研究。1.以聚合二氧化锆(ZrO2)薄膜修饰的金电极为基底,通过在二氧化锆修饰电极表面滴涂DNA和血红蛋白(Hb)溶液制备了性能优良的DNA-Hb/ZrO2/Au过氧化氢传感器。采用电化学手段(循环伏安、交流阻抗)对电极进行了表征和定性分析。该电极很大程度的保持了Hb的生物活性,对H2O2的还原显示出较好的电催化响应,加入H2O2后在20秒内可达到稳态电流的95%。固定在电极表面的Hb在0.1 mol·L-1(pH5.0)PBS中对过氧化氢响应灵敏度高,检测范围宽(1.7×10-7~3.0×10-3mol·L-1),检测下限低(8.0×10-8 mol·L-1),并且表现出良好的热稳定性和高选择性。2.首先采用循环伏安法在铂电极表面聚合L-半胱氨酸制得L-cys/Pt修饰电极,再利用DNA结构的特殊性以及与蛋白质特异性结合的性质,将小牛胸腺DNA与辣根过氧化物酶(HRP)依次滴加到聚L-Cys/Pt电极表面,制备得到DNA-HRP/L-Cys/Pt修饰电极,并用循环伏安法、交流阻抗法对电极进行了表征。实验证实该电极对过氧化氢电催化性能良好,检测灵敏度高、线性范围宽、稳定性和选择性好。线性范围为1.2×10-6~9.0×10-3mol·L-1,检出限:8.0×10-7mol·L-1。3.以聚L-酪氨酸修饰的Pt电极为载体,固载DNA和辣根过氧化物酶(HRP)制备而得过氧化氢生物传感器DNA-HRP/L-tyr/Pt。该传感器对H2O2表现出良好的催化还原特性,具有灵敏度高,稳定性好且易于制作等特点。其线性响应范围为:2.0×10-6~1.1×10-2 mol·L-1,检测下限为8.0×10-7mol·L-1。4.通过电位控制的方法将血红蛋白Hb固定在由L-半胱氨酸自组装修饰的金电极上制得过氧化氢传感器Hb/L-cys/Au,并通过电化学方法(CV)、原子力显微镜(AFM)等手段对电极的修饰过程进行了表征。实验显示该传感器该对H2O2催化还原性能优良,灵敏度高,稳定性好且非常易于制做。电极在(pH5.5)0.1 mol·L-1 PBS中对H2O2催化还原响应良好,线性可分为两段,低浓度段为8.21×10-8~4.83×-6mol·L-1,高浓度段为4.83×10-6~8.22×10-3mol·L-1,检测限为8.24×10-9mol·L-1
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