三氧化二铝溶胶-凝胶生物传感器的研究.pdfVIP

摘 要 摘 要 萄糖生物传感器以来，生物传感器已经发展为一门涉及化学，生物学，医学， 电子学等诸多领域交叉的前沿学科。在临床医学，工农业生产，环境保护等许 多方面有着广阔的应用前景。)在生物传感器发展的进程中，与电化学基础电极 相结合的电化学生物传感器是最重要的一类。在研制生物传感器中，生物功能 物质的固定化是一个关键。它直接关系到传感器的寿命，灵敏度等一系列指标。 自从1990年Braun等人首次成功地将蛋白分子固定在溶胶壤胶中，溶胶．凝胶 技术迅速引起了人们的极大关注，并成为这一领域的重要发展方向。本论文着 重探讨了表面带正电荷的三氧化二铝溶胶．凝胶固定生物分子的研究。f主要是采 用生物陶瓷膜方式，并结合其他各种电化学方法，制备了以下几种生物传感器。 论文包括以下五部分内容： 一．概述滓胶．凝胶技术及其在生物传摩器中的应用 从以下几个方面对该领域研究概况进行评述 (1)．生物传感器的简单介绍 ， (2)．溶胶．凝胶技术的系统介绍 (3)．溶胶．凝胶生物传感器的当前发展状况 (4)．本论文工作的目的与意义 二．三氧化二铝涪胶．凝胶蕾萄糖生物传矗器 以葡萄糖氧化酶为例。首次用三氧化二铝溶胶．凝胶成功地将具有功能性的 生物分子固定在镀有铂黑的玻碳电极表面，构成葡萄糖传感器。结果表明，带 正电荷的三氧化二铝溶胶．凝胶表面能与带负电荷的葡萄糖氧化酶很好地结合。 而且，由于在基体电极表面(玻碳电极)上镀了一层疏松多孔的铂黑，不仅为 反应提供了较大的比表面积，提高了检测灵敏度，同时增加了溶胶．凝胶膜在电 极上的附着力，降低了反应检测物过氧化氢在玻碳电极表面的过电位，能在+o．6v 围内，电流与葡萄糖的浓度成很好的线性关系。检测下限为4x104mol／L。此电 极的寿命不少于2周以上。本实验还对电极的制各条件和工作条件进行了研究， 摘 要 为酶电极的响应找到了适宜的条件。 三．三氧化二铝涪胶摄胶酚类传摩器的研究 酚类化合物是地表水源的一种主要污染物。现在，己逐步对环境中酚类物 质浓度进行严格控制，并已法律化，规范化。 f1)利用溶胶．凝胶性质受过程参数的影响这一特点，通过改变溶胶．凝胶技 术的过程参数，即水铝比的不同，对其凝胶孔径进行人工裁剪。分别把大小不 同的分子固定在与之匹配的孔径膜中。用孔径较小的溶胶一凝胶膜固定Fe(CN)6“ 中，孔径较大的溶胶，凝胶膜中固定酪氨酸酶，制备了介体型的酚类传感器。本 实验中，制各好的传感器其表面结构由三层组成：玻碳电极lsol—gel—Fe(CN)64‘ I l。实验通过电化学测量、扫描电镜、可见光谱及傅立叶变 sol-gel-tyrosinase 换红外光谱分析了亚铁氰化钾介体和溶胶．凝胶基质之间的相互作用。结果表明 表面带正电荷的三氧化二铝溶胶．凝胶能够很好的与带负电荷的Fe(CN)6“作用。 该传感器具有较好的稳定性及灵敏度。 f21另外，实验中意外发现，三氧化二铝本身对酶促产物邻苯二醌具有很好 的电催化活性及富集作用，利用这一特点，制备了无介体的酚类传感器。该传 感器集三氧化二铝的电催化性能与溶胶-凝胶性质于一身，大大提高了传感器的 灵敏度与稳定性。扫描电镜和傅立叶变换红外光谱同时表明，A1203溶胶．凝胶 的亲水性及其较大的比表面积在酶的固定化中起到了重要作用。因此，该传感 器具有较好的稳定性，较高的灵敏度，最低检测限为0．2nmol几。我们还作了该 类酶传感器的其它工作性能的检测，并将它运用到合成样品酚类物质的测定。 四．三氯化二铝涪胶．凝胶过氧化氢生物传蓐器的研究 将溶胶．凝胶技术与电化学聚合结合，以辣根过氧化物酶为例，进一步研究 了酶与三氧化二铝溶胶．凝胶的相互作用。实验中发现光敏性的 sulfate(PMS)，见光后经过一系列变化，最终生成的 N-methylphenazoniummethyl 蓝色稳定物质(PMS’)，仍然是一个非常有效的氧化还原介体。将见光后的PMS’ 电聚到修饰有溶J癸凝胶固定化的酶膜的电极表面，构成介体修饰过氧化氢传感 器。电聚膜增加了酶膜的稳定性与牢固性，而多孔的酶膜增加了电聚膜的总量 与比表面积。本实验还对酶在水溶液中和在三氧化二铝溶胶·凝胶中两个体系进 摘 要 行了园二色谱表征。结果表明酶在三氧化二铝溶胶．凝