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电化学发光乙醇生物传感器 筮查麓，郭志慧，董绍俊’ (中国科学院长春应用化学研究所电分析国家重点实验室，长春，130022) 电化学发光由于具有灵敏度高，线性范围广，仪器简单等特点，在药物分析，环境 分析，生物分析领域得到越来越广泛的应用。和其他分离技术如高效液相色谱，毛细管 电泳，芯片毛细管电泳或流动注射分析连用．电化学发光可以灵敏检测烷基胺、氨基酸、 草酸等分析物【l】。在生物分析中，电化学发光己被用作免疫分析，DNA分析和生物传感 2+)是一种应用最广泛的发光试剂，它的发光效率高 器的检测手段。三联吡啶钉Oaucopy)3 并且可以循环使用。Ru(bpy)3“可以和H202，NADH等作用而发光，因而可以检测能与 氧化还原酶反应产生这些中间产物的底物。在报道的Rucopy)3“的电化学发光生物传感器 中，有一种是只固定生物分子或发光试剂一种【2】；另-种是同时固定两者【3，4】，但中间 用流动通道隔离或者虽然固定在同一电极，但两者分别固定在不同的聚合物层里。其设 计复杂，且Ru(|opyh“都用离子交换聚合物固定，稳定性不好。我们采用了硅溶胶凝胶与 学发光生物传感器。 首先考察了复合物膜的疏水性对电化学发光信号的影目向。如下表所示，当用前体甲 基三甲氧基硅烷水解制备复合物膜时，其对乙醇的响应很小。并且用吸附的方法固定 Rucopy)3”时，发光试剂的固定量虽然很多，但响应依然qfld,，可归结为膜的疏水性的影 响。疏水性越强，响应越小，根据文献报道，固定材料的疏水性强就不利于反应物在膜 内的传输和生物分子的活性从而影响响应的大小【5】。我们最终采用四乙氧基硅烷水解的 溶胶凝胶与Nation．PVA．g．PVP形成的复合物包埋固定乙醇脱氢酶和Rucopy)q“。 表1．复合物膜性质对发光响应信号的影响 如下图1所示，曲线b为固定有乙醇脱氢酶和Ru(bpy)32+的复合物膜修饰电极在乙醇 存在下电化学发光信号与扫描电位的关系曲线，曲线a为不加底物乙醇时的对比曲线， 由图中可以看出，加入乙醇后发光信号大大增强。反应原理为乙醇在辅酶NAD+的存在下， 与乙醇脱氢酶作用产生NADH，NADH能与Ru(bpy)3 3+ 2+在电极氧化表面产生的Ru(bpy)3 277 发生作用从而产生激发态的Ru(bpy)3”，激发态的Ru(bpy)3”回到基态发出光子．产生 发光信号。 我们还考察了pH，NAD+的浓度和扫速对电化学信号的影响。在优化条件下，传感 器对乙醇的检测限为1．0xl矿M．线性范围为2．5xl∥一5．0x104M．因此所制备的电化学 发光生物传感器的线性范围较宽，灵敏度高且稳定性较好。 Potential(v) 2+的复合物膜修饰电极的电化学发光信号与扫描电位的关系曲线。 图1．固定有乙醇脱氢酶和Ru(bpy)3 舍0．8 ram的NAD*的pH7．5的缓冲溶液．(a)不舍乙醇：(b)舍2．5mM的乙醇。 致谢： 感谢国家自然科学基金(Nos2021130506)的资助与支持。 参考文献： 1．M．M．mchter,ChⅢ．Rev．，2004．104：3003 2．K．Yokoyama，S．Sasaki，tCIkebukuro，ete，Ta／anta，1994，41：1035 3．A．F．Martin，T．A．Nieman，Anal．Ch／m．Acta．．1993，281：475 4．A．F Martin．T．A．Nicman，B如sens．Bioelec．，1997，12：479 5．I．Pankratov,0．Lev,J．Elctroanal．Chem．，1995．393：35