本文關(guān)鍵詞：基于電子導(dǎo)線(xiàn)介導(dǎo)的葡萄糖氧化酶生物傳感器的研制

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【摘要】：糖尿病是世界范圍的公共健康問(wèn)題,該病的病因是由于患者體內(nèi)代謝紊亂所導(dǎo)致的胰島素分泌障礙,引起高血糖癥,準(zhǔn)確的測(cè)定血液中葡萄糖的含量是控制病情的重要手段。人體正常生理?xiàng)l件下的血糖濃度為80-120 mg/d L(4.4-6.6m M),糖尿病患者體內(nèi)的血糖濃度通常會(huì)過(guò)高或者是過(guò)低于正常生理血糖范圍。由糖尿病引發(fā)的并發(fā)癥很多,包括風(fēng)險(xiǎn)較高的心臟疾病,腎功能衰竭,或失明。因此,治療糖尿病的過(guò)程中,需要對(duì)血糖濃度進(jìn)行定期的檢測(cè),達(dá)到預(yù)防治療的目的�；谄咸烟茄趸傅碾娏魇矫鸽姌O,在進(jìn)行簡(jiǎn)單易用的血糖檢測(cè)中起著重要的作用,與此同時(shí),在連續(xù)監(jiān)測(cè)血糖方面,該電極將扮演著同樣重要的角色。葡萄糖氧化酶是一個(gè)同型二聚體酶,該酶的氧化還原中心黃素腺嘌呤二核苷酸深埋于酶的內(nèi)部[1-4],使其無(wú)法與電極表面直接溝通,因此,電化學(xué)葡萄糖氧化酶生物傳感器的發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)是選取適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑充當(dāng)電子介體,連接葡萄糖氧化酶的活性中心與電極表面,將反應(yīng)后產(chǎn)生的電子直接傳遞至電極表面。到目前為止,已經(jīng)報(bào)道的關(guān)于葡萄糖氧化酶的直接電子傳遞主要是利用特定的物質(zhì)充當(dāng)電子導(dǎo)線(xiàn)如金納米顆粒[5,6],碳納米管[7-9],石墨烯[10-13]和聚合物薄膜[14]等,以及特定的化學(xué)試劑充當(dāng)電子導(dǎo)線(xiàn)[15],實(shí)現(xiàn)酶活性中心與電極表面的直接電子傳遞。但是采用上述方法制備的葡萄糖氧化酶生物傳感器依然存在很多缺陷,比如修飾至電極表面的葡萄糖氧化酶在檢測(cè)的過(guò)程中容易缺失,容易受到外界物質(zhì)的干擾,制備好的酶電極不易貯存,同一支電極在重復(fù)檢測(cè)方面誤差較大�；谏鲜鋈秉c(diǎn)本實(shí)驗(yàn)的目的在于選擇合適高效的試劑或者是材料來(lái)制備葡萄糖氧化酶生物傳感器,研究了酶?jìng)鞲衅鞯捻憫?yīng)靈敏度,線(xiàn)性范圍等,并且比較了不同方法制備的葡萄糖氧化酶電極的性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)利用N,N-二甲基甲酰胺分散多壁碳納米管,將分散后的多壁碳納米管溶液滴加在玻碳電極表面,干透后形成納米復(fù)合薄膜,以該復(fù)合物薄膜作為玻碳電極的修飾材料來(lái)固定葡萄糖氧化酶。多壁碳納米管特殊的結(jié)構(gòu)性質(zhì)不僅保持了葡萄糖氧化酶的活性而且促進(jìn)了酶與電極表面的直接電子傳遞。用戊二醛為交聯(lián)劑,2,5-二羥基苯甲醛作為分子導(dǎo)線(xiàn)在修飾了多壁碳納米管的玻碳電極表面上固定葡萄糖氧化酶,制備成了完整的葡萄糖氧化酶?jìng)鞲衅�。制備好的酶電極在檢測(cè)葡萄糖方面性能較好,其線(xiàn)性范圍在0.1~1.2mmol·L-1,信噪比S/N=3時(shí),檢出限為0.2mmol/L,靈敏度高而且重現(xiàn)性好。(2)成功構(gòu)建了一種基于3-氨丙基三乙氧基硅烷充當(dāng)電子介體,戊二醛作為交聯(lián)劑固定葡萄糖氧化酶制備的酶電極。3-氨丙基三乙氧基硅烷通常被用做表面修飾劑或者是分散劑參與反應(yīng),在反應(yīng)過(guò)程中,戊二醛與葡萄糖氧化酶以共價(jià)結(jié)合的方式形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),起到了固定葡萄糖氧化酶的作用。同時(shí),3-氨丙基三乙氧基硅烷分子表面的氨基與戊二醛發(fā)生席夫堿反應(yīng),一方面能夠緩解由于戊二醛濃度過(guò)高造成的酶結(jié)構(gòu)改變,另一方面3-氨丙基三乙氧基硅烷充當(dāng)著電子介體的作用,連接電極表面和酶分子的活性中心,反應(yīng)后產(chǎn)生的電子通過(guò)3-氨丙基三乙氧基硅烷轉(zhuǎn)移至電極表面,實(shí)現(xiàn)了直接電子傳遞。結(jié)果表明玻碳電極上修飾的3-氨丙基三乙氧基硅烷?戊二醛?葡萄糖氧化酶混合液能很好的保持葡萄糖氧化酶的活性,并顯著促進(jìn)了其電化學(xué)行為。通過(guò)時(shí)間電流計(jì)時(shí)法,在0.01mol/L的磷酸緩沖液中,檢測(cè)到該酶電極催化電流與葡萄糖濃度在1.0~13.0 mmol·L-1范圍內(nèi)呈線(xiàn)性關(guān)系,線(xiàn)性回歸方程為:y=-0.00343 x+0.05061,相關(guān)系數(shù)為0.99914,信噪比S/N=3時(shí),檢出限為0.2mmol/L。由此可見(jiàn),該電極具有較低的檢出限,理論上已經(jīng)達(dá)到檢測(cè)正常生理水平下血糖濃度的標(biāo)準(zhǔn)。
【關(guān)鍵詞】：直接電子傳遞 葡萄糖氧化酶 碳納米管 3-氨丙基三乙氧基硅Nafion
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：R587.1;TP212.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-25
• 1.1 生物傳感器11-16
• 1.1.1 生物傳感器的工作原理和分類(lèi)11-12
• 1.1.2 酶生物傳感器12-16
• 1.2 葡萄糖氧化酶生物傳感器16-23
• 1.2.1 葡萄糖氧化酶16-17
• 1.2.2 葡萄糖氧化酶生物傳感器17-20
• 1.2.3 納米材料在葡萄糖氧化酶生物傳感器的應(yīng)用20-23
• 1.2.4 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）在葡萄糖氧化酶生物傳感器的應(yīng)用23
• 1.3 本課題的研究目的意義及主要內(nèi)容23-25
• 1.3.1 研究的目的意義23-24
• 1.3.2 研究主要內(nèi)容24-25
• 第2章 基于多壁碳納米管修飾的葡萄糖氧化酶?jìng)鞲衅?/span>25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-29
• 2.2.1 主要儀器與試劑25-27
• 2.2.2 制備酶電極27-28
• 2.2.3 電化學(xué)測(cè)試方法28-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-37
• 2.3.1 葡萄糖氧化酶生物傳感器性質(zhì)研究29-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第3章 基于A(yíng)PTES修飾的葡萄糖氧化酶?jìng)鞲衅?/span>38-56
• 3.1 前言38-39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分39-42
• 3.2.1 主要儀器與試劑39-40
• 3.2.2 酶電極的制備40-41
• 3.2.3 電化學(xué)測(cè)試方法41-42
• 3.3 結(jié)果與討論42-55
• 3.3.1 修飾電極條件優(yōu)化42-45
• 3.3.2 葡萄糖氧化酶生物傳感器性質(zhì)研究45-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第4章 結(jié)論56-59
• 參考文獻(xiàn)59-64
• 致謝64-65

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10 杝文章;杝文_e;岕

本文編號(hào)：760636