一种基于葡萄糖氧化酶的新颖葡萄糖电化学传感器的研究

论文摘要

葡萄糖氧化酶是一种重要的生物大分子，是一种葡萄糖的高效氧化催化酶，研究葡萄糖氧化酶的电化学现象在生命科学中具有重要的意义。本论文集自组装、纳米技术和溶胶—凝胶技术于一体，一步法同时有序地固定葡萄糖氧化酶和金溶胶于三维硅溶胶—凝胶网络结构中，实现了葡萄糖氧化酶在金电极表面上有效和稳定的直接电子转移。探讨了酶固定量、L-半胱胺酸量对循环伏安极峰电流的影响，并优化了电极制备的实验条件。固定于金电极表面的葡萄糖氧化酶在-0．4～+0．6V的电位扫描范围的循环伏安图上有一对很好的氧化还原峰，阴阳峰电位之差为△Ep=210 mV(扫速为100mV s-1)，根据(Epa+Epc)／2估算可得到式量电位为110 mV（vs．SCE），GOD／Cys／AuNP／sol-gel／Au电极表面直接电子转移的速率常数为2．9 s-1。进一步的实验结果显示，固定在GOD／Cys／AuNP／sol-gel／Au电极表面的GOD能保持其对葡萄糖氧化的生物电催化活性，而且电催化活性很稳定，酶电极对葡萄糖检测的响应时间小于5s，线性范围是10-130μmol L-1，检测限为3μmol L-1（信噪比3），按照Lineweaver-Burk方程得到GOD／AuNP／Cys／sol-gel／Au电极的Michaelis-Menten常数(KMapp)为9．8 mmol L-1，GOD／AuNP／Cys／sol-gel／Au电极在4℃下放置100天后对葡萄糖的响应仍保持原来的92％。实验结果表明：GOD／AuNP／Cys／sol-gel／Au电极显著增强了葡萄糖传感器的响应灵敏度和稳定性，明显缩短了传感器的响应时间，降低了传感器的工作电压，并具有抗干扰的特点。该方法制备电极简单易行、易于操作，并可用于其他生物氧化还原蛋白质和酶的固定。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 生物传感器
• 1.2 酶生物传感器
• 1.2.1 酶学原理
• 1.2.2 酶生物传感器的发展
• 1.2.3 固定化酶的方法
• 1.2.4 纳米材料在生物传感器中的应用
• 1.3 葡萄糖氧化酶生物传感器
• 1.3.1 葡萄糖氧化酶（GOD）
• 1.3.2 基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器
• 参考文献
• 第二章 研究目的、对象及实施步骤
• 2.1 研究目的
• 2.2 研究对象
• 2.3 研究实施的步骤
• 第三章 实验部分
• 3.1 仪器
• 3.2 试剂
• 3.3 实验步骤
• 3.3.1 电极的预处理
• 3.3.2 GOD/AuNP/Cys/Au电极的制备
• 3.3.3 GOD/AuNP/Cys/sol-gel/Au电极的制备
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 GOD/Cys/AuNP/sol-gel/Au电极的电化学行为研究
• 4.2 GOD/Cys/AuNP/sol-gel/Au电极的制备条件优化
• 4.3 GOD/AuNP/Cys/sol-gel/Au电极对葡萄糖的安培响应
• 4.4 酶电极的选择性和稳定性
• 4.5 结论
• 参考文献
• 论文完成情况
• 致谢