基于电沉积聚多巴胺膜的H2O2与葡萄糖电化学检测

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发展简便快速、价格低廉、灵敏高效的检测方法是食品安全检测领域的研究热点与突破方向之一,电化学生物传感器作为综合以上优点的检测工具近年来在食品安全检测中得到广泛研究与应用。聚多巴胺膜因制备工艺简单、绿色环保、生物相容性好、易与基底电极发生牢固结合等优点被广泛用作黏合剂将纳米材料或酶分子固定于电极表面,制备用于检测各种目标物质的电化学生物传感器。本论文以食品安全检测中常见的两种小分子物质过氧化氢(Hydrogen Peroxide,H2O2)和葡萄糖(Glucose)为检测对象,探索了聚多巴胺膜修饰电极的新性质与应用:利用循环伏安法将聚多巴胺电沉积于基底电极表面制备聚多巴胺修饰电极,发掘了聚多巴胺膜对H2O2的选择透过性,基于该性质分别构建了用于检测两种目标分子的快速、灵敏电化学生物传感器。论文的主要研究内容如下。(1)基于电沉积聚多巴胺膜的无酶过氧化氢生物传感器的构建与应用。实验第二部分主要探索了循环伏安法电沉积聚多巴胺膜对小分子H2O2选择透过性的影响。研究发现,经电沉积聚多巴胺膜修饰的电极可有效阻隔基质中抗坏血酸、尿酸的干扰,选择性透过H2O2。在此基础上,实验通过对修饰电极进行表征、选择透过性的考察确定循环伏安电沉积圈数及聚多巴胺膜在电极表面的覆盖程度。结果表明,随着电聚合圈数的增加修饰电极阻隔性能显著增强,当沉积圈数达到10圈时,修饰电极可完全阻隔干扰物质,特异性检测H2O2。在该研究结果的基础上,实验选用具有优良电催化性能的金属铂电极为基底,在其表面电沉积10圈聚多巴胺,研制构建了用于检测H2O2的无酶生物传感器。实验进一步对基底电极进行选择、对外加电势和p H值进行优化,获得该传感器最佳检测条件和性能。该方法的线性范围在0.05~15m M,线性方程为:?ⅰ=12.6935×[H2O2]/m M+5.5823(R~2=0.9937),检出限为20 n M,将传感器应用于牛奶中H2O2检测的回收率在91%~106.6%。本实验通过探索基于电沉积聚多巴胺膜生物传感器在复杂基质中对H2O2具有选择透过性的研究,为聚多巴胺膜修饰电极的研究与应用提供了新的思路和方法。(2)基于电沉积聚多巴胺膜的葡萄糖氧化酶生物传感器的构建与应用。实验第三部分在第二部分设计构建的用于检测H2O2的电沉积聚多巴胺膜无酶生物传感器的基础上,利用葡萄糖在葡萄糖氧化酶(Glucose Oxidase,GOx)催化作用下产生H2O2这一机理,进一步探索了聚多巴胺膜修饰电极在葡萄糖检测中的应用。实验选用循环伏安法电沉积10圈聚多巴胺膜的铂电极为基底,通过戊二醛的交联作用将GOx与牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin,BSA)固定于修饰电极表面,设计了基于电沉积聚多巴胺膜的酶生物传感器。经研究表明,该传感器可有效阻隔复杂基质中各物质的干扰,特异识别葡萄糖氧化酶催化β-葡萄糖生成的H2O2。实验通过对基底电极的选择的影响,验证了与第二部分聚多巴胺膜修饰电极检测H2O2基底电极选择结果的对应性;通过对外加电势、缓冲溶液p H值、酶含量的优化,获得酶修饰电极最佳检测条件和性能。该方法的线性范围在0.056~5.884 m M,线性方程为:?ⅰ=2.2078×[Glucose]/m M+0.7308(R~2=0.99023),检出限为30 n M,将传感器应用于实际样品中,葡萄糖检测的加标回收率在97.6%~113.7%。将传感器检测结果与M-100型生物传感器分析仪进行对比分析,检测结果基本一致。本实验研制的基于电沉积聚多巴胺的酶修饰电极具有快速简便、易于操作、成本低廉等优点,对于葡萄糖氧化酶生物传感器的进一步研究具有一定的借鉴意义。
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