亲水金和憎水二氧化硅纳米颗粒对葡萄糖生物传感器响应灵敏度的增强作用

用亲水金、憎水二氧化硅纳米颗粒固定葡萄糖氧化酶(GOD),采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为辅助固酶膜基质来制备葡萄糖生物传感器,并考察了亲水金、憎水二氧化硅纳米颗粒对酶电极电流响应的影响.实验表明,引入纳米粒子可显著增强电极响应灵敏度.并对两种不同性质纳米颗粒所起作用的可能机理进行讨论,从理论和实验上证明了纳米颗粒对固定酶的作用.为制备有实用价值的葡萄糖生物传感器提供了可供参考的实验和理论依据.     

纳米颗粒增强的葡萄糖生物传感器

研制的纳米增强葡萄糖传感器是用纳米憎水Ａｕ颗粒。亲水Ａｕ颗粒、憎水ＳｉＯ_２颗粒以及Ａｕ和－ＳｉＯ_2颗粒混合与聚乙烯醇缩丁醛（ＰＶＢ）构成复合固酶膜基质,用溶胶－凝胶法固定葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ）,组成葡萄糖生物传感器．实验表明,纳米颗粒可以大幅度提高固定化酶的催化活性,响应电流从相应浓度的几十纳安增强到几千纳安,电极响应迅速, １ｍｉｎ达到稳态,探讨了纳米颗粒效应在固定化酶中所起的作用,开辟了制备直接电子传递第三代生物传感器的新途径和纳米颗粒应用的新领域。     

纳米铂颗粒修饰薄膜金电极的新型葡萄糖传感器研究

在没有引入电子媒介体条件下,为了提高传感器的响应灵敏度,降低工作电位,利用电化学沉积法在薄膜金电极表面修饰纳米铂颗粒,并通过戊二醛固定酶的方法制备了一种新型生物传感器。研究了在薄膜金电极上修饰纳米铂颗粒前后传感器对低浓度葡萄糖的响应影响。结果表明,纳米铂颗粒修饰后所制备的葡萄糖传感器工作电位下降为0.4 V,测定葡萄糖的检出限从100μmol/L下降到10μmol/L。传感器对10~1300μmol/L低浓度葡萄糖的响应灵敏度为50.8 nA/(cm2μmol/L);响应时间30 s;r为0.9974;传感器精密度为2.1%,并具有较好的稳定性。     

纳米金-生物酶膜在葡萄糖生物传感器上的应用

把金纳米颗粒加入到生物酶膜中制备葡萄糖生物传感器,分析了电极的反应机理和金纳米颗粒对电极电流响应的影响,并进行了电极的性能测定。试验表明,引入金纳米粒子可显著提高电极的响应灵敏度．制备的传感器抗干扰性强,稳定性高,成本较低,操作简便.     

纳米颗粒复合材料增强的葡萄糖生物传感器

二氧化硅和金或铂组成的复合纳米颗粒可以大幅度地提高葡萄糖生物传感器的电流响应,其效果明显优于这三种纳米颗粒单独使用时对葡萄糖生物传感器的增强作用。除了具有吸附浓缩效应,吸附定向和量子尺寸颗粒 应外,复合纳米颗粒比单独一种纳米颗粒更易于形成连续势场,降低电子在电极和固定化酶间的迁移阻力,提高电子迁移率,有效地加速了酶的再生过程,因此复合纳米颗粒显著增强了传感器电流响应。     

纳米铜颗粒-酶-复合功能敏感膜生物传感器

用水合联肼作还原剂研制成亲水纳米铜颗粒,用琥珀酸二异酯磺酸钠／丙三醇／正庚烷反胶束体系合成出憎水纳米铜颗粒,并通过透射电镜和紫外光谱考察了制得的纳米颗粒样品,用憎水纳米铜颗粒及亲水纳米铜颗粒与聚 烯醇缩丁醛构成复合固酶膜基质,用溶胶－凝胶法固定葡萄糖氧化酶,构建葡萄糖生物传感器,实验结果表明,纳米铜颗粒可大幅度提高固定化酶的催化活性,响应电流从相应浓度的几十纳安增强到几千纳安,从理论和实验上证明了     

超细银－金复合颗粒增强酶生物传感器的研究

用琥珀酸二异辛酯磺酸钠／环已烷反胶束体系合成憎水纳米银－金复合颗粒， 并用此纳米银－金颗粒与聚乙烯醇缩丁醛构成复合固酶模基质，用溶胶－凝胶法固 定葡萄糖氧化酶，构建葡萄糖生物传感器。实验表明，纳米憎水银－金颗粒可以大 幅度提高固定化酶的催化活性，响应电流从相应浓度的几十纳安增强几万纳安。探 讨了纳米颗粒效应在固定化酶中所起的作用，为纳米颗粒在生物传感器领域中的应 用提供了可参考的实验和理论依据。     

硅溶胶-凝胶包埋纳米金和酶的葡萄糖生物传感器

采用溶胶-凝胶技术将金纳米粒子和葡萄糖氧化酶一次性固定于硅溶胶-凝胶的网络结构中,制备了葡萄糖生物电化学传感器并优化了传感器的制备条件。酶电极对葡萄糖具有良好的电化学响应,葡萄糖浓度在0.02~2.0 mmol/L范围内和催化电流呈线性关系,检出限为0.005 mmol/L。酶电极在4 ℃下贮存100 d后对葡萄糖的响应仅下降8%。该酶电极灵敏度高、响应快、稳定性好。     

以天青Ⅰ为介体的纳米金颗粒增强的葡萄糖传感器

采用层层自组装的方法和异种电荷互相吸引的原理,将Nafion修饰在金电极上固载带正电荷的天青Ⅰ,并利用天青Ⅰ中的氨基固载纳米金,再通过纳米金将酶固定在金电极表面,制成了葡萄糖传感器.采用循环伏安法和交流阻抗法,研究了金电极表面组装各层之后的电化学特征,以及电极对葡萄糖的电化学催化作用. 结果表明,天青Ⅰ不仅可以固定酶和纳米金,而且还可以在酶和电极之间有效地传递电子.在优化的实验条件下,该传感器对葡萄糖响应的线性范围为5.1×10-6 ~4.0×10-3 mol/L,检出限(S/N=3)为1.0 μmol/L.该生物传感器显示出较好的稳定性和抗干扰能力,将其用于人体血清中葡萄糖的测定,结果令人满意.     

亲水纳米二氧化硅修饰丝网印刷碳糊电极的改进性能研究

研究了以铁氰化钾为电子传递剂,亲水纳米二氧化硅为固定化酶的载体与高分子成膜材料掺杂制作的生物敏感膜修饰丝网印刷碳糊电极葡萄糖生物传感器的改进特性,并从机理上分析了形成这种优化的原因。实验采用柠檬酸作为缓冲液,在高分子成膜材料、铁氰化钾、稳定剂、葡萄糖氧化酶中掺杂均相处理后的纳米二氧化硅制备生物敏感膜,并制成腔体,将其与未经过纳米二氧化硅掺杂制备的生物传感器进行对比实验。实验证明:用掺杂纳米二氧化硅制作的生物敏感膜修饰的丝网印刷碳糊电极与未修饰电极相比,灵敏度提高了2.6倍,线性检测范围为1.1~33.3 mmol/L,对测试范围内不同浓度的葡萄糖样本,相对标准偏差<5%,重现性和稳定性良好,具有较高的研究价值和应用前景。     

金属纳米颗粒的制备及其在酶生物传感器中的应用研究

近年来,金属纳米颗粒的制备研究引起了人们的广泛兴趣.与相应的块体材料相比,金属纳米颗粒具有独特的化学和物理性质,可应用于电学、催化、磁性材料、光催化、生物染色剂、药物输送等许多领域.其中,传感器是纳米颗粒最有前途的应用领域之一.传感器的微型化是传感器发展的主要研究方向,将纳米颗粒用于传感器的研究将促进这一目标的实现.本论文利用纳米颗粒材料的独特效应来提高葡萄糖传感器的响应电流.将自制的银金、铂以及二氧化硅和铂复合纳米颗粒用于固定化酶,使酶电极的电流响应值得到了大幅度的提高,从而为纳米增强的新型葡萄糖生物传感器的研究、制备和应用提供了可供参考的实验和理论依据,并为传感器的小型化开辟了一条新途径.     

天青Ⅰ为电子媒介体金纳米颗粒修饰葡萄糖生物传感器

用纳米金溶胶与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)构成复合固酶基质,采用溶胶凝胶法固定葡萄糖氧化酶(GOx)于铂金电极表面,并在葡萄糖溶液中加入天青Ⅰ作为电子媒介体,制成了新型葡萄糖生物传感器。实验证明,葡萄糖氧化酶吸附在纳米金颗粒表面上稳定且保持其生物活性;而电子媒介体的存在,显著提高了传感器的响应灵敏度。该传感器对葡萄糖响应的线性范围为2.5×10-5～7.5×10-3mol/L;检出限为8.5×10-6mol/L(S/N=3)。该生物传感器用于人体血清中的葡萄糖测定,结果令人满意。     

光照纳米银颗粒对葡萄糖生物传感器响应电流的抑制

采用纳米银-壳聚糖复合膜固定葡萄糖氧化酶,构建葡萄糖生物传感器.利用计时电流法对不同光照时间纳米银颗粒组装的酶电极响应电流进行了表征.实验结果表明,光照纳米银颗粒可以抑制葡萄糖生物传感器的响应电流;随着光照时间的延长,纳米银颗粒的抑制作用逐渐增强,当光照时间达到120min时,葡萄糖生物传感器的响应电流最小(-3.953μA/cm²).葡萄糖生物传感器响应电流的抑制可能是由纳米银颗粒表面的Ag⁺离子浓度及表面性能的变化引起的.     

纳米ZnO增强葡萄糖生物传感器的制备和应用

为提高葡萄糖生物传感器的灵敏度,以纳米ZnO与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)构成复合固定酶膜基质,采用溶胶-凝胶法固定葡萄糖氧化酶(GOD),用戊二醛进行交联,制成葡萄糖生物传感器。实验结果表明,GOD可牢固地固定在电极表面,在相同葡萄糖浓度下,加入纳米颗粒的电极的电流响应值比未加颗粒的高约100倍,电极重复使用46次后电流响应值仅下降到初始的70%。电极制备方法简单,易于操作。同时对温度、溶液pH值以及溶剂对电极的影响进行了研究,获得了最优的实验条件。     

铂纳米颗粒修饰直立碳纳米管电极的葡萄糖生物传感器

基于Pt纳米颗粒修饰直立的碳纳米管电极制备了葡萄糖生物传感器.铂纳米颗粒是利用电位脉冲沉积法修饰到直立碳纳米管上的,可以增强电极对酶反应过程当中产生的过氧化氢的催化行为.用扫描电镜和透射电镜观察了直立碳纳米管在修饰Pt纳米颗粒前后的形态.该酶电极对葡萄糖的氧化表现出很好的响应,线性范围为1×10-5～7×10-3mol/L,响应时间小于5s,并且有很好的重现性.     

基于掺杂碳纳米管的复合体系电化学生物传感器研究

制备了含有铂纳米颗粒(NSPt)的壳聚糖(CHIT)和正硅酸四乙酯(TEOS)溶胶-凝胶溶液,将多壁碳纳米管(MWCNTs)分散于制备的CHIT和TEOS溶胶-凝胶混合物体系,并用高倍透射电镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对NSPt-CHIT表面和MWCNTs进行了表征。此种复合膜修饰玻碳电极对过氧化氢有灵敏的电化学响应。通过在此复合膜修饰的玻碳电极上固定葡萄糖氧化酶(GOx)制备了葡萄糖生物传感器。该传感器对葡萄糖在0.05~8 mmol/L范围有线性响应,相关系数为0.996,检出限(S/N=3)为10μmol/L。传感器对葡萄糖有灵敏响应,并有很好的重现性和稳定性,应用于实际样品体系的回收试验,结果良好。     

聚亚甲基蓝和纳米金修饰玻碳电极的葡萄糖生物传感器

用循环伏安法在玻碳电极上电聚合一层稳定的亚甲蓝聚合物膜,研究了这层膜在0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH7.0)中的电化学性质。用纳米金溶胶与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)构成复合固酶基质,采用溶胶-凝胶法固定葡萄糖氧化酶(GOD)于亚甲蓝修饰的玻碳电极表面,制成了新型葡萄糖生物传感器。实验发现,加入纳米金后提高了酶电极对葡萄糖的电流响应,所制备的传感器具有响应快、灵敏度高、稳定性好,对葡萄糖的线性响应范围为1×10-6~3×10-3mol/L,检出限为5×10-7mol/L。并具有抗尿酸、抗坏血酸干扰的特点。     

基于L-半胱氨酸、纳米金自组装的葡萄糖生物传感器的构建

制备了基于L-半胱氨酸、纳米金自组装的新型葡萄糖生物传感器。用L-半胱氨酸修饰裸金电极,并利用静电吸附的原理固定纳米金,最后通过交联剂使酶固定在修饰后的电极上制成葡萄糖生物传感器。L-半胱氨酸-纳米金以及酶的修饰提高了电极传递电子的能力。通过正交试验选取了最佳的交联条件:6 g/L葡萄糖氧化酶、0.6 g/L过氧化氢酶、0.03%1-乙基-[3-二甲基氨基丙基]碳酰二亚胺盐酸化物、0.03%N-羟基琥珀酰亚胺及p H 7.0的缓冲溶液。该传感器对葡萄糖溶液浓度有良好的线性关系,线性范围为1~16 mmol/L,线性回归方程为I=0.2512c+1.9583,相关系数达到0.9996,具有一定的抗干扰能力。该葡萄糖生物传感器电流大小与葡萄糖浓度呈现良好的线性关系,在临床检验上具有一定的应用前景。     

壳聚糖-纳米金-葡萄糖氧化酶生物传感器的制备及其应用于葡萄糖的测定

采用了一种简便快捷的电沉积方法制备了壳聚糖-纳米金复合膜并应用于葡萄糖生物传感器的构建.氯金酸和壳聚糖的混合液在玻碳电极表面电化学还原为金纳米粒子,再将葡萄糖氧化酶通过戊二醛交联的方式固定在纳米金复合膜修饰的玻碳电极表面,制成一种新型的葡萄糖氧化酶生物传感器.该传感器对葡萄糖的响应十分快速,在5 S内即达到平衡.测定葡萄糖的线性范围为20μmol·L-1～5 mmol·L-1,检出限(3S/N)为12μmol·L-1.     

基于多孔金结构的三相界面酶电极的制备及高效电化学酶传感性能

界面微环境是影响酶催化反应及酶传感性能的关键因素. 本研究基于三维微纳米结构多孔金基底, 通过调控电极表面的亲水和疏水浸润性, 制备了具有固-液-气三相界面微环境的氧化酶电极, 并研究了界面微环境对酶催化反应动力学的影响规律. 基于所制备的三相界面多孔金结构酶电极, 反应物氧气能够从气相直接快速地传输到酶催化反应界面, 极大地提升了界面氧气浓度及其稳定性, 从而大幅度提高了氧化酶活性及酶电极响应的稳定性. 以葡萄糖为模型待测物, 基于该三相界面酶电极的电化学酶生物传感器拥有宽的线性范围、 高的灵敏度、 低的检出限以及良好的稳定性. 这类独特的三相反应界面设计为高效酶生物传感器的建构以及生物分子的精准检测提供了新思路.