新型酪氨酸酶生物传感器研制

论文摘要

本文以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[BMIM]PF6）和石蜡油的混合物为碳糊电极（CPE）黏和剂,固定酪氨酸酶（Tyrosinase）,制备一种新型酪氨酸酶碳糊生物传感器（T-CPE-IL）。并在T-CPE-IL基础上加入海藻酸钠制备海藻酸钠-离子液体酪氨酸酶碳糊生物传感器（SA-T-CPE-IL）,通过研究传统酪氨酸酶碳糊生物传感器（T-CPE）与所制备的新型传感器的电化学行为,探讨了离子液体对传感器电化学行为的影响,并对实际水样进行测定。主要研究内容如下:（1）离子液体-酪氨酸酶碳糊生物传感器的研制。当离子液体/（离子液体+石蜡油）=85%（w/w）,酶/碳糊=7%（w/w）时,T-CPE-IL较T-CPE对邻苯二酚的响应灵敏度有明显提高,且电极响应快、稳定性好。在pH=6.5磷酸缓冲溶液为支持电解质中,利用循环伏安法和计时电流法研究了电极对邻苯二酚的有关电化学行为。结果表明,还原峰电流与扫描速度有良好的线性关系,Ipc = 0.0016v + 0.1955,R2 = 0.9910,说明该电极反应的过程为受表面控制的过程;电极的响应时间小于10s;邻苯二酚浓度在20μM～200μM范围内与峰电流的增加有很好的线性关系,检测限为3μM。（2）离子液体在酪氨酸酶碳糊生物传感器中的作用机理研究。用傅立叶红外光谱法、计时库仑法、循环伏安法和交流阻抗法,考察了离子液体对酪氨酸酶构象、邻苯二酚的吸附行为及对电子转移速率的影响。实验表明,[BMIM]PF6对酪氨酸酶的二级结构产生了一定的影响。离子液体的加入改善了T-CPE的表面性能,使邻苯二酚在电极表面的吸附电量由2.08 mc增至5.67mc,电子转移标准速率常数增加了约2个数量级,使电极反应的控制步骤由受电子转移控制转化为受扩散控制。（3）海藻酸钠-离子液体酪氨酸酶碳糊电极（SA-T-CPE-IL）的研制。优化电极的组成,考察电极的分析特性,并比较SA-T-CPE-IL与T-CPE-IL的循环伏安和交流阻抗行为及海藻酸钠对电极电子转移的影响。结果表明,与T-CPE-IL相比,邻苯二酚在SA-T-CPE-IL上氧化还原过程的可逆性得到进一步改善,但由于海藻酸钠的不导电性,阻碍了电子转移,使电极过程由受扩散控制转化为受电子转移控制。邻苯二酚浓度在80μM～400μM范围内与峰电流的增加有很好的线性关系。（4）比较了T-CPE-IL与SA-T-CPE-IL对邻苯二酚的分析特性,考察了常见干扰物质对邻苯二酚测定的影响,并用T-CPE-IL对实际水样进行分析,结果满意。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 酪氨酸酶生物传感器
• 1.1.1 酪氨酸酶
• 1.1.2 生物传感器
• 1.1.3 酪氨酸酶生物传感器
• 1.2 离子液体及其在生物传感器中的应用
• 1.2.1 离子液体在膜修饰生物传感器中的应用
• 1.2.2 离子液体在溶胶-凝胶修饰生物传感器中的应用
• 1.2.3 离子液体在碳糊生物传感器中的应用
• 1.2.4 离子液体做为生物传感器的支持电解质方面的应用
• 1.3 酚类物质的测定
• 1.3.1 光谱法
• 1.3.2 色谱法
• 1.3.3 电化学法
• 1.4 离子液体对酶作用机理研究方法
• 1.4.1 紫外吸收光谱法
• 1.4.2 荧光吸收光谱法
• 1.4.3 圆二色谱法
• 1.4.4 傅立叶红外光谱法
• 1.5 立题背景和意义
• 1.6 课题研究的主要内容
• 第二章 离子液体-酪氨酸酶碳糊生物传感器的研制
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品和实验仪器
• 2.2.2 酪氨酸酶的提取及活力测定
• 6 离子液体的制备及提纯'>2.2.3 [BMIM]PF₆离子液体的制备及提纯
• 2.2.4 电极制备
• 2.2.5 支持电解质
• 2.2.6 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 第三章 离子液体在酪氨酸酶碳糊生物传感器中的作用机理研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品和实验仪器
• 3.2.2 电极制备
• 3.2.3 支持电解质
• 3.2.4 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 离子液体对酶构象的影响
• 3.3.2 离子液体对T-CPE 电极吸附行为的影响
• 3.3.3 离子液体对T-CPE 电极电子转移速率的影响
• 3.3.4 电极的交流阻抗研究
• 3.4 结论
• 第四章 离子液体-海藻酸钠-酪氨酸酶碳糊生物传感器的研制
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品和实验仪器
• 4.2.2 电极制备
• 4.2.3 支持电解质配置
• 4.2.4 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 电极的循环伏安行为
• 4.3.2 传感器制备条件的优化
• 4.3.3 响应时间
• 4.3.4 海藻酸钠对T-CPE 电极电子转移速率的影响
• 4.3.5 T-CPE-IL，SA-T-CPE-IL 交流阻抗交流阻抗比较
• 4.3.6 传感器的分析特性
• 4.4 本章小结
• 第五章 离子液体-酪氨酸酶碳糊生物传感器的应用研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验药品和实验仪器
• 5.2.2 电极制备
• 5.2.3 实验溶液的配制
• 5.2.4 实验方法
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 两种电极的分析特性比较
• 5.3.2 干扰物质的影响
• 5.3.3 实际水样的测定
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文