维持酶蛋白自然构型的新型葡萄糖生物传感器电极的研究

论文摘要

近年来,纳米材料在电化学生物传感器领域的研究已成为前沿性的内容。本论文基于三种不同的纳米材料体系,研究了它们对电极表面葡萄糖氧化酶（GOD）的生物相容性,以及由此所制备的葡萄糖生物传感器的电化学性能检测。具体内容如下：1.将磷酸化二氧化硅纳米粒子（PFSi NPs）涂覆在玻碳电极（GCE）表面所制得的葡萄糖生物传感器。实验结果显示PFSi NPs能够很好地维持GOD的自然构型,而GOD在（PFSi NPs）/GCE上的直接电子转移也展现出其对葡萄糖良好的电催化活性,因此电极表面修饰了PFSi NPs的生物传感器表现出很好的电化学性能。我们利用该类生物传感器检测了一些实际样品中的葡萄糖浓度,相对误差小于3%。2.将壳聚糖/聚吡咯（CS-PPy）纳米复合物修饰到电极表面所制得的葡萄糖生物传感器。PPy拥有良好的导电性,CS能够为GOD提供一个具有生物相容性的微环境。并且,CS-PPy纳米复合物的三维空间结构能够显著提升GOD在电极表面的负载效果,并使得电活性物质更易于穿透扩散,利于GOD与电极之间的电子传递,从而使制备的葡萄糖生物传感器展现出良好的使用性能。3.基于金掺杂的层层自组装（LBLSA）多层膜在电极表面的修饰所制得的葡萄糖生物传感器。我们利用静电吸附作用,成功地在ITO电极表面自组装固定了GOD、聚烯丙胺盐酸（PAH）和金纳米粒子（AuNP）的LBLSA多层膜,并研究了自组装膜对GOD的生物活性的影响以及自组装层数对生物传感器电化学性能的影响。实验结果显示,自组装层数为3时的ITO修饰电极（ITO/APTES/AuNP/（PAH/AuNP）2/GOD）的生物传感效果是最佳的。在酶生物传感器的应用中,酶蛋白的自然构型的维持是保持其生物活性的关键,也是传感器拥有优异电化学性能的要求。本文所开发的三类纳米材料体系均具有良好的生物相容性,并且制备方法简易,传感性能表现突出,因此有望在未来的实际分析检测中得到进一步的研究与应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 蛋白质的自然构型
• 1.2 酶的活性中心
• 1.3 生物传感器概述
• 1.4 维持酶蛋白自然构型的生物传感器评价体系构建
• 1.4.1 波谱分析
• 1.4.2 电化学分析
• 1.5 本课题的立题依据及研究意义
• 1.6 本课题的研究内容
• 第二章 基于磷酸功能化二氧化硅纳米粒子葡萄糖传感器的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器和测量方法
• 2.2.3 磷酸功能化二氧化硅纳米粒子（PFSi NPs）的合成
• 2.2.4 基于PFSi NPs葡萄糖生物传感器电极的构建与电化学检测
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PFSi NPs的透射电镜（TEM）分析和核磁共振谱（NMR）检测
• 2.3.2 PFSi NPs与GOD的相互作用的圆二色光谱（CD）分析
• 2.3.3 电化学分析
• 2.4 小结
• 第3章 基于（CS-PPy）纳米复合材料葡萄糖传感器的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器和测量方法
• 3.2.3 壳聚糖/聚吡咯（CS-PPy）纳米复合材料的合成
• 3.2.4 基于CS-PPy的葡萄糖生物传感器电极的构建与电化学检测
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 透射电子显微镜（TEM）分析和扫描电子显微镜（SEM）分析
• 3.3.2 红外光谱分析和圆二色光谱（CD）分析
• 3.3.3 电化学分析
• 3.4 小结
• 第四章 基于（PAH/AuNP）n自组装膜葡萄糖传感器的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 仪器和测量方法
• n自组装膜葡萄糖生物传感器电极的构建与电化学检测'>4.2.3 基于（PAH/AuNP）_n自组装膜葡萄糖生物传感器电极的构建与电化学检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 紫外光谱分析
• 4.3.2 电化学分析
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文与研究成果
• 致谢