氧化还原蛋白质的直接电化学及其电化学生物传感研究

论文摘要

辣根过氧化物酶（HRP）及葡萄糖氧化酶（GOD）的电化学研究一直是生命科学界及生物电化学界所关注的问题,此研究对探讨氧化还原蛋白质的电子传递和电催化机制,及发展新型第三代生物传感器有着重大意义。因此,本文以实现辣根过氧化物酶和葡萄糖氧化酶的直接电化学和电催化为目的,构筑了几种不同的新型复合载体以固定氧化还原蛋白质。这些新型载体不仅为氧化还原蛋白提供了良好的微环境,也为实现蛋白酶的直接电化学起了促进作用,同时固定在载体中的蛋白酶表现出了良好的电催化性能。本论文主要工作如下:（1）首次利用环糊精（β-CD）/离子液体（IL）复合膜固定辣根过氧化物酶,鉴于复合膜独特的性质,如良好的生物相容性及优良的导电性能,我们建立了一种能够促进HRP与电极间的直接电子传递的电化学平台。在此修饰电极上,我们得到了HRP的一对峰型对称的氧化还原峰,实现了HRP的直接电化学。固定于环糊精/离子液体复合膜中的HRP能够保持其生物活性,对H2O2的还原具有良好的电催化活性及电化学响应,对槲皮素也具有较高亲和性。（2）利用离子液体与乙炔黑的复合膜修饰玻碳电极,扫描电镜与交流阻抗实验结果表明乙炔黑能很好的分散于离子液体中,并将葡萄糖氧化酶固定在复合膜内,实现了葡萄糖氧化酶与电极之间的直接电子传递,循环伏安实验研究表明,固定在复合膜内的酶对葡萄糖保持着良好的电催化活性,该传感器能排除葡萄糖样品中常见杂质的干扰。（3）首先合成了生物相容性两亲聚合物PEG-b-PGMA,并构建了乙炔黑/PEG-b-PGMA仿生复合膜用于固定HRP。乙炔黑（AB）拥有众多良好性质,如比表面积大,导电性能好,吸附能力强等,因而AB/PEG-b-PGMA复合膜不仅能为蛋白酶提供有利的微环境,同时能加速HRP与电极间的直接电子传递。实验结果表明,被固定在电极上的HRP能够保持其生物活性,对H2O2的还原具有良好的催化活性及电化学响应,对醋氨酚的催化具有高亲和性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 生物传感器概述
• 1.1.1 生物传感器原理及分类
• 1.1.2 电化学酶生物传感器简介及分类
• 1.1.3 电化学酶生物传感器的发展
• 1.1.4 酶的固定方法
• 1.2 氧化还原蛋白
• 1.2.1 辣根过氧化物酶的简介
• 1.2.2 辣根过氧化物酶的催化机理
• 1.2.3 辣根过氧化物酶传感器的研究现状
• 1.2.4 葡萄糖氧化酶的简介
• 1.2.5 葡萄糖氧化酶的催化机理
• 1.2.6 葡萄糖氧化酶传感器的研究现状
• 1.3 过氧化氢传感器的检测意义
• 1.4 葡萄糖传感器的检测意义
• 1.5 论文选题及主要研究内容
• 第2章 辣根过氧化物酶在离子液体/β-环糊精复合传感膜中 的直接电化学和电催化传感
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂与仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 扫描电镜图
• 2.2.2 电化学交流阻抗
• 2.2.3 HRP 在IL/β-CD 复合膜中的直接电化学行为
• 2.2.4 HRP/IL/β-CD/GCE 电催化行为
• 2.2.5 HRP/IL/β-CD/GCE 抗干扰能力及其稳定性和重现性
• 2.3 结论
• 第3章 离子液体-乙炔黑纳米粒子复合膜内葡糖糖氧化酶的直接电化学及电催化传感
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂与仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 扫描电镜表征
• 3.2.2 电化学交流阻抗
• 3.2.3 GOD 在GOD/AB-ILs/GCE 复合膜中的直接电化学行为
• 3.2.4 GOD/AB-BMIMPF6/GCE 电催化行为
• 3.2.5 GOD/AB-BMIMPF6/GCE 抗干扰能力及其稳定性和重现性
• 3.3 结论
• 第4章 辣根过氧化物酶在乙炔黑-两亲嵌段聚合物复合膜内的直接电化学和电化学传感
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂与仪器
• 4.1.2 聚合物（PEG-b-PGMA）的制备
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 PEG-b-PGMA 核磁图谱
• 4.2.2 扫描电镜图
• 4.2.3 电化学交流阻抗
• 4.2.4 HRP 在AB/PEG-b-PGMA 复合膜中的直接电化学行为
• 4.2.5 HRP/AB/PEG-b-PGMA/GCE 电催化行为
• 4.2.6 HRP/AB/PEG-b-PGMA/GCE 抗干扰能力及其稳定性和重现性
• 4.2.7 APAP 的血样测量
• 4.3 结论
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、硕士期间发表和待发表的学术论文