本文關(guān)鍵詞：基于聚多巴固定酶的生物傳感研究

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【摘要】：安培酶生物傳感器以固定化酶分子為識別元件,輸出酶反應(yīng)體系的氧化/還原電流信號,具有靈敏度高和選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。酶分子的有效固定是研制安培酶生物傳感器的關(guān)鍵步驟之一。固定材料和方法的創(chuàng)新和優(yōu)化是當(dāng)前安培生物傳感研究的熱點(diǎn)與前沿。本學(xué)位論文中,在文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上,研究了固定酶的新型材料—聚多巴(PD)的制備和表征,據(jù)此研制了幾種高效安培酶電極,成功用于葡萄糖酚類及尿酸的生物傳感檢測。主要工作如下:1.作為與熱點(diǎn)材料聚多巴胺(PDA)的比較研究,考察和探索了PD的電化學(xué)/化學(xué)合成及生物傳感/生物燃料電池應(yīng)用。利用PD和葡萄糖氧化酶(GOx)、尿酸氧化酶(UOx)、酪氨酸酶(Tyr)共電沉積制備的酶電極,比類似地利用PDA和這三種酶之一共電沉積所制得的酶電極具有更好的生物傳感性能。在GOx中性水溶液中,基于氯金酸鈉化學(xué)氧化聚合多巴,實(shí)現(xiàn)了GOx和納米金(Au NPs)的共固定。所制備的酶電極在第一代生物傳感模式下對葡萄糖檢測的靈敏度達(dá)152μA mM-1 cm-2,優(yōu)于基于PDA和聚(3-氨基苯硼酸)(PABA)固定基質(zhì)的類似酶電極,以及絕大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的酶電極�；赑D的酶電極也具有很好的第二代生物傳感性能,并作為性能優(yōu)異的生物陽極用于研制生物燃料電池�；赑D的生物電化學(xué)裝置的優(yōu)異性能可能是因?yàn)镻D是一種類似于蛋白質(zhì)的?-氨基酸聚合物,從而具有比PDA更好的生物親和性/兼容性。PD合成便利、其生物納米復(fù)合物的生物兼容性好、表面功能性涂覆能力強(qiáng),有望在生物技術(shù)和表面涂飾等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。2.向大自然學(xué)習(xí)是發(fā)展先進(jìn)功能材料和生物技術(shù)的重要途徑。受黑色素生物合成的啟發(fā),我們報(bào)道tyr催化氧化l-dopa(或酪氨酸(l-tyrosine),或多巴胺(da))聚合,及其在固定酶和安培生物傳感方面的應(yīng)用。采用紫外可見光譜循環(huán)伏安法(cv)和掃描電鏡等手段,考察了tyr催化氧化聚合過程。將l-dopa和tyr混合溶液滴干于玻碳電極(gce)上,制備了pd-tyr/gce酶電極,對鄰苯二酚的檢測靈敏度達(dá)4.29mamm-1cm-2,檢測下限(lod)為70nm(s/n=3),線性范圍為0.4?57?m。將l-dopagox和tyr混合溶液滴干于pt電極上,制備了pd-gox-tyr/pt酶電極,對葡萄糖的檢測靈敏度達(dá)78.9μamm-1cm-2,lod為0.1?m(s/n=3)�；趐d制備的酶電極的傳感性能和固定化tyr酶活性優(yōu)于類似條件下基于pda或聚酪氨酸(poly(l-tyrosine))制備的酶電極,以及基于殼聚糖(cs)和nafion體系所制備的酶電極,表明酶法生物合成的pd作為一種類黑色素仿生材料,有望用于生物大分子的固定及生物傳感。3.探索了在含h2o2(或uox)的水溶液中,辣根過氧化物酶(hrp)催化的l-dopa(或da)聚合,以及在固定單酶/雙酶和高性能h2o2和尿酸安培生物傳感方面的應(yīng)用。在含hrp和l-dopa(或外加uox)的水溶液中,通過加入氧化劑h2o2,觸發(fā)酶催化h2o2氧化l-dopa單體進(jìn)行聚合,制備了相關(guān)的聚合物生物納米復(fù)合物(PBCs)。將所制PBCs簡單地滴涂至鍍金的金電極(Auplate/Au)表面,再外裹一層CS膜,制得單酶/雙酶安培生物傳感器。采用紫外可見光譜掃描電鏡CV和電化學(xué)阻抗譜表征了電極修飾膜。經(jīng)分光光度法測量,固定化HRP的生物活性高。在優(yōu)化條件下CS/HRP-PD/Auplate/Au單酶電極對H2O2的檢測靈敏度達(dá)700?A mM-1 cm-2,LOD為0.1?M,線性范圍為0.001?1.25 mM。CS/UOx-HRP-PD/Auplate/Au雙酶電極在-0.1 V下,對尿酸的檢測靈敏度達(dá)349?A mM-1 cm-2,LOD為0.1?M,線性范圍為0.001?0.4 mM�；诿负铣蒔D所制的這些單酶/雙酶安培生物傳感器,比基于酶合成PDA的以及很多文獻(xiàn)報(bào)道的類似酶電極具有更好的傳感性能。
【關(guān)鍵詞】：聚多巴 聚多巴胺 安培酶電極 生物納米復(fù)合物 電化學(xué)聚合 化學(xué)氧化聚合 酶催化聚合 葡萄糖 鄰苯二酚 尿酸
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 中文摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1. 酶生物傳感器12-15
• 1.1.1. 酶生物傳感器概述12-13
• 1.1.2 電流型酶生物傳感器13-15
• 1.2 酶固定15-18
• 1.2.1 聚合物用于酶固定16-17
• 1.2.2 納米材料用于酶固定17-18
• 1.3 多巴及其聚合物18
• 1.4 本文構(gòu)思18-20
• 第二章 電化學(xué)和化學(xué)氧化聚合多巴用于酶固定、安培生物傳感和生物燃料電池20-39
• 2.1. 引言20-21
• 2.2. 實(shí)驗(yàn)部分21-25
• 2.2.1 儀器與試劑21-22
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟22-25
• 2.3. 結(jié)果與討論25-38
• 2.3.1. 多巴的電化學(xué)氧化聚合與第一代酶電極研制25-32
• 2.3.2. 多巴的化學(xué)氧化聚合與第一代酶電極研制32-36
• 2.3.3. 第二代酶電極及其生物燃料電池36-38
• 2.4. 小結(jié)38-39
• 第三章 酪氨酸酶催化多巴、酪氨酸和多巴胺聚合形成類黑色素的生物材料用于酶固定及生物傳感39-56
• 3.1. 引言39-40
• 3.2. 實(shí)驗(yàn)部分40-43
• 3.2.1 儀器與試劑40-41
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟41-43
• 3.3. 結(jié)果與討論43-55
• 3.3.1 酪氨酸酶催化多巴酪氨酸或多巴胺聚合形成類黑色素生物材料43-47
• 3.3.2 酶電極的制備及生物傳感應(yīng)用47-55
• 3.4. 小結(jié)55-56
• 第四章 辣根過氧化物酶催化多巴聚合用于H_2O_2和尿酸的單酶/雙酶安培生物傳感56-72
• 4.1. 引言56-57
• 4.2. 實(shí)驗(yàn)部分57-59
• 4.2.1. 儀器與試劑57
• 4.2.2. 多種聚合物生物納米復(fù)合物的酶催化合成57-58
• 4.2.3. 酶電極的制備58
• 4.2.4. 檢測步驟58-59
• 4.3. 結(jié)果與討論59-71
• 4.3.1. 聚合物生物復(fù)合物合成、表征與單酶生物傳感59-67
• 4.3.2. 雙酶電極的構(gòu)建及其用于尿酸的檢測67-71
• 4.4. 小結(jié)71-72
• 結(jié)論與展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-88
• 致謝88-89
• 附錄：碩士期間發(fā)表的相關(guān)論文89-90

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：810577