基于纳米金增强的酶基化学发光生物传感器的研究

论文摘要

生物传感器的研究和应用,是实现实时、原位、在线分析的重要途径,已成为当前分析化学热点研究领域之一。分子识别物质的固定化技术对生物传感器的灵敏度和稳定性有着重要影响。酶的固定化是酶基生物传感器的关键技术之一。本论文重点探索了酶固定化新方法,旨在提高固定化酶的活性及稳定性,以期得到性能优良的生物传感器。主要研究工作如下:第一部分:以蛋壳膜为酶固定化载体的流通式化学发光葡萄糖传感器蛋壳膜是一种在蛋壳内部的双层膜,主要由生物分子和高度交联的蛋白质纤维构成,具有良好透气性和透水性。本文用戊二醛作为交联剂将葡萄糖氧化酶（GOD）和辣根过氧化物酶（HRP）固定在蛋壳膜上制得了一种新型的流通式化学发光（CL）葡萄糖传感器。GOD催化溶解氧氧化葡萄糖生成过氧化氢,随后在HRP存在下,生成的过氧化氢氧化鲁米诺产生化学发光,结合流动注射分析技术通过检测所产生化学发光的强度对葡萄糖进行传感。对固定的条件（如固定时间、GOD/HRP的比例、戊二醛的浓度）进行了详细的讨论。所构建的这种新型生物传感器在长达五个月的时间里显示出了良好的稳定性。同时,该传感器具有响应时间短、灵敏度高、操作简便、容易制备等优点。该传感器成功的被应用于血液中葡萄糖的检测。第二部分:基于纳米金增强辣根过氧化物酶活性的流通式化学发光H2O2传感器本文制备了一种新颖的流通式化学发光过氧化氢传感器。它是用溶胶-凝胶法将辣根过氧化物酶和纳米金（AuNPs）颗粒固定在化学发光流通池中。在纳米金的存在下,传感器的响应增强了50倍。该传感器的线性范围是1×10-8～1×10-6mol/L,检出限为4×10-9mol/L。一次完整的测量仅需1分钟,相对标准偏差小于5%(1×10-6 mol╱L H2O2,n=9)。第三部分:基于纳米金增强葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶活性的流通式化学发光葡萄糖传感器在前一个工作的基础上,我们进一步探索了用纳米金颗粒来增强包埋在溶胶-凝胶中的酶活性的可行性。详细地讨论了固定的条件（如纳米金的用量、纳米金尺寸的选择、溶胶—凝胶的用量）。实验结果表明:8nm金粒子可以显著性地增加传感器响应,从而提高传感器的灵敏度。测定了含纳米金和不含纳米金的酶膜的表观米氏常数,分别为0.3 mmol/L和2 mmol/L。低的米氏常数表明吸附在纳米金表面的葡萄糖氧化酶对底物表现出更强的亲和力。此外,对纳米金在此传感器中的作用机理做了初步探讨。此葡萄糖传感器的线性范围为1.0×10-5～1×10-3mol╱L,检出限为5×10-6mol/L。研制的葡萄糖传感器显示出很高的灵敏性,操作简便,低成本,制备简单。将其用于人血糖浓度的测定,结果与医院用光度比色法得出的结论一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1部分 综述 生物传感器简介及研究进展
• 1.1 生物传感器概述
• 1.1.1 生物传感器的概念与原理
• 1.1.2 生物传感器的分类
• 1.2 生物识别元件的固定
• 1.2.1 常用固定方法
• 1.2.2 固定化载体材料
• 1.3 纳米材料在生物传感器中的应用
• 1.3.1 纳米材料简介
• 1.3.2 纳米材料在生物传感器中的应用
• 1.4 选题的目的及意义
• 第2部分 研究报告
• 2.1 以蛋壳膜为酶固定化载体的流通式化学发光葡萄糖传感器
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 实验部分
• 2.1.3 结果与讨论
• 2.1.4 本章小结
• 2O₂传感器'>2.2 基于纳米金增强辣根过氧化物酶活性的流通式化学发光H₂O₂传感器
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 实验部分
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.2.4 本章小结
• 2.3 基于纳米金增强葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶活性的酶基流通式化学发光葡萄糖传感器
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 实验部分
• 2.3.3 结果与讨论
• 2.3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间研究成果