基于明胶-碳纳米管的辣根过氧化物酶修饰电极在离子液体中的直接电化学

制备了明胶(Gel)-多壁碳纳米管(MWCNTs)纳米复合物,将其修饰在玻碳电极表面,再吸附辣根过氧化物酶(HRP),制得明胶-多壁碳纳米管-辣根过氧化物酶修饰电极(Gel-MWCNTs-HRP/GCE).该修饰电极在PBS中的循环伏安图上出现了一对峰形良好、几乎对称的氧化还原峰,式量电位为-0.356 V(vs.SCE),表明包埋在Gel-MWCNTs中的HRP与电极之间发生了直接电子传递.当扫速在20 ～ 180 mV/s时,氧化峰电流(Ipa)与还原峰电流(Ipc)均与扫速成正比,表明电极过程是受电子传递速率控制的表面传质过程.运用循环伏安法研究了修饰电极的电化学特性,探讨了工作电位、pH值、干扰物质等对修饰电极的影响.实验结果表明,HRP在修饰电极表面能有效和稳定地进行直接电子转移,并保持了其对过氧化氢(H2O2)的生物催化活性.进一步研究发现,在含有亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([BMIM]BF4)的溶液中,修饰电极对H2O2显示出更灵敏的催化活性,其线性范围为2.0×10-7～0.13 mol/L,检出限(S/N =3)为2.3×10-8 mol/L.该电极具有灵敏度高、重现性及稳定性好、使用寿命较长等优点,同时还显示了较好的抗干扰能力.     

嗜中性粒细胞中过氧化氢及其释放过程的电化学检测

活性氧（ROS）是细胞代谢的重要产物之一,其浓度与多种生理、病理现象密切相关;H2O2是ROS的重要代表,对细胞内H2O2及其释放过程的测定有助于理解相关疾病的形成机制,因而具有重要的意义.本文报道一种检测细胞内H2O2浓度、监测其生成和释放过程的电化学方法,该方法利用固定在天然矿物凹土（attapulgite,全称凹凸棒石黏土）表面的血红蛋白（Hb）对H2O2还原的电催化作用实现H2O2的定量测定.将Hb固定到凹土表面制备了Hb-凹土（Hb-Atta）纳米复合材料,用透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱（FTIR）、紫外-可见光谱（UV-vis）等对其进行了表征;将该复合物修饰到玻碳（GC）电极表面制成了Hb-Atta/GC电极,用伏安法考察了Hb在凹土表面的直接电子转移性能,结果表明,Hb能进行有效的直接电子转移反应,其伏安曲线上呈现出一对良好的氧化还原峰,式量电位（E0′）约为-350mV（vs.SCE,50mV/s）;进一步的结果表明,Hb-Atta对H2O2的电化学还原具有良好的催化性能,并能用于H2O2的定量测定,具有响应速率快、线性范围宽、检测限低等优点.将Hb-Atta/GC电极应用于嗜中性粒细胞内H2O2的测定,结果表明,该电极不仅能定量地检测细胞内的H2O2含量,还能监测细胞内H2O2生成和释放的过程,而且细胞内其他ROS和电活性物质如OCl-、NO.、ONOO-和抗坏血酸等不产生干扰.本文的结果为测量细胞内H2O2浓度、研究其生成及释放过程动力学以及进一步阐明由H2O2导致的相关疾病机制等提供了一个新的平台,可望在生物电化学、细胞生物学和病理生理学等领域得到应用.     

2-氨基-3-羟基吡啶-过氧化氢-辣根过氧化物酶伏安酶联免疫体系分析人血清癌胚抗原

以氮杂环化合物为电化学分析底物的2-氨基-3-羟基吡啶-H2O2-辣根过氧化物酶(HRP)伏安酶联免疫体系测定人血清癌胚抗原(CEA).HRP催化H2O2氧化2-氨基-3-羟基吡啶的酶促反应产物,在缓冲液中-0.36 V处产生一个灵敏的伏安还原峰,借助此峰可以测定游离的HRP,进而可用于以HRP为标记物的酶联免疫分析.对酶促反应条件和测定条件的优化反应条件为:以B-R缓冲液(pH 6.0)为反应介质,在10 mL总反应液中含有1.0 mL 0.2 mol/L B-R缓冲液、3.0 mL 8.0 mmol/L 2-氨基-3-羟基吡啶溶液以及1.5 mL 0.5 mmol/L H2O2溶液,反应温度37 ℃,反应时间30 min.最佳测定条件为:B-R缓冲液(pH 7.0)为支持电解质,在10 mL总测定溶液中含有5 mL上述总反应液、1.0 mL 0.2 mol/L B-R缓冲液.测定仪器条件:起始电位0.00 V,终止电位-0.80 V,电位扫描速度400 mV/s,滴汞静止时间7 s.在最佳的反应条件和测定条件下,新体系测定游离HRP的线性范围为4.0×10-4～1.0 μg/L; 对HRP的检出限为0.12 ng/L.新体系对CEA测定的线性范围为0.50～80.0 μg/L; 检出限为0.50 μg/L.为经典ELISA法的检出限的1/10.     

辣根过氧化酶在磁性纳米修饰的离子注入电极上的电化学和电催化行为

辣根过氧化酶(HRP)在Co/NH2/ITO离子注入电极上有一对良好的氧化还原峰,峰电位分别为Epc=-0.2 V,Epa=-0.01 V(vsAg/AgCl)。该修饰电极对H2O2具有催化作用,可以用作H2O2的生物传感器,峰电流与H2O2的浓度分别在1.0×10-10~2.0×10-8mol/L和2.0×10-8~1.0×10-7mol/L范围内呈线性关系,线性回归方程分别为Ip(mA)=2.2986+0.06632c(nmol/L)和Ip(mA)=3.5788+7.3053E-4c(nmol/L),相关系数分别为0.9972和0.9688。检出限为1.0×10-10mol/L。     

以变色酸2R为底物测定辣根过氧化物酶的研究

变色酸 2R(CT2R)是一种具有电化学活性的物质 ,在碱性条件下 ,该物质在滴汞电极上 - 6 6 0mV(vs.SCE)左右产生还原波 ,加入H2 O2 和辣根过氧化物酶 (HRP)后 ,该物质被氧化生成具有非电化学活性的物质 ,导致溶液中游离的CT2R浓度降低 ,相应还原波波高降低 ,HRP在一定含量范围内与伏安峰的降低值具有良好的线性关系。通过测定波高的降低值可测定HRP ,测定游离HRP的线性范围是 4 .0× 10 -5～ 4 .0× 10 -3 g/L。对酶促反应的动力学进行了研究 ,反应的米氏常数Km =1.38mmol/L ,最大反应速率Vmax=5 3.9nA/min。     

流动注射掺杂普鲁士蓝碳糊电极测定过氧化氢

在化学法制得普鲁士蓝(PB)粉末的基础上,用固体石蜡作粘合剂,将PB粉末和石墨粉按一定比例充分混合,制得掺杂PB的碳糊电极(PBCPE)。研究了该修饰电极的制备,电化学性质及对H2O2的电催化作用。该修饰电极在0.5mol/L的KCl底液中进行循环伏安实验,于0.2V(vs.SCE)附近出现一对氧化还原峰,扫速为30mV/s时,峰电位差67mV,重现性良好。采用流动注射进样,基于PBCPE电极成功实现了恒电位快速检测医用消毒水中H2O2的浓度。最佳检测电位为-0.3V,进样频率为120次/小时。响应电流与H2O2的浓度在0.08～3.2mmol/L范围内呈良好的线性关系,线性相关系数为0.9994,检出限为2.4×10-6mol/L(S/N=3)。     

磷脂修饰化的石墨烯纳米复合物的制备及其直接电化学研究

通过非共价键修饰方法制备了兼具良好生物相容性和导电性的磷脂1-棕榈酰-2-油酰甘油-3-磷酸钠-石墨烯(POPG-GP)纳米复合物,并利用TEM,FT-IR,UV-vis,zeta电位等对其形貌和结构进行了表征.由于POPG-GP纳米复合材料在水溶液中呈现出较为明显的负电性,因此,可通过静电自组装方法将辣根过氧化物酶(HRP)进一步组装到POPG-GP修饰的玻碳(POPG-GP/GC)电极上,构筑HRP/POPG-GP/GC修饰电极.电化学实验结果表明,POPG-GP纳米复合物能够有效实现HRP与修饰电极之间的直接电子转移.此外,固载在修饰电极表面的HRP对底物H2O2还表现出良好的电催化活性.HRP/POPG-GP/GC修饰电极对H2O2的检测线性范围为3.5~210μmol/L,最低检出限为1.17μmol/L(S/N=3),灵敏度为356.6 mA?cm-2?M-1,Km值为0.45 mmol/L.     

细胞色素C在4,5-二氮芴-9-酮修饰玻碳电极上的直接电化学研究

采用循环伏安法探讨了细胞色素C(Cyt C)在4, 5-二氮芴-9-酮(dafo)修饰玻碳电极表面的电化学行为.结果表明,Cyt C在dafo修饰电极上呈现一对峰形较好且准可逆的氧化还原峰,其式电位(E0′)为13 mV,峰电流与扫描速度呈线性关系,该电极过程是表面控制过程,电化学反应效率常数(ks)为0.89/s.固定在dafo上的Cyt C能促进H2O2的催化还原,响应快速而灵敏(<10 s),峰电流与H2O2浓度在5.0×10-6～3.0×10-4 mol/L范围内呈线性关系;检出限2.5×10-6 mol/L;米氏常数为1.07 mmol/L,显示出较好的亲和力.     

OAP-H2O2-HRP酶促产物的固体电极法研究及应用

采用电化学方法和紫外-可见光谱法对邻氨基酚(OAP)-H2O2-辣根过氧化物酶(HRP)酶联免疫分析体系的反应产物进行了较为详细地研究.紫外-可见光谱实验表明HRP的加入极大地催化了H2O2氧化OAP的反应.循环伏安实验结果表明,其酶促产物在玻碳电极上发生可逆的氧化还原反应,峰电流与扫描速率的平方根成线性关系;微分脉冲伏安曲线表明酶促产物在-0.336 V左右(一8.0 B-R缓冲溶液中)产生了1个峰形良好的还原峰,峰电流随HRP浓度的增大而增大,借助此还原电流可用于测定HRP.用微分脉冲伏安法对酶促产物的测定条件进行了优化.在最佳条件下测定游离HRP的线性范围为8.0×10-11～4.0×10-9-g/mL.检出限为6.9×10-11g/mL.     

电聚合茜素黄R构建辣根过氧化物酶传感器的研究

利用电聚合茜素黄R(AYR)的方法,将辣根过氧化物酶(HRP)和细胞色素c(Cyt c)固载于通过一步法电沉积的碳纳米管-金纳米粒子(MWCNTsAu NPs)复合纳米材料修饰电极表面,构筑PAYR-HRP-Cyt c/M WCNTs-Au NPs修饰电极,并利用HRP对H2O2的直接电化学催化行为对H2O2进行检测。采用扫描电镜对MWCNTs-Au NPs和PAYR-HRP-Cyt c的表面形貌进行表征。利用电化学阻抗对修饰电极的构筑过程进行了监测。采用循环伏安法和计时电流法对修饰电极的电化学行为进行了研究。探讨了p H和电位对该修饰电极测定H2O2的性能的影响。该传感器对H2O2在5.0×10-7~3.14×10-3mol/L范围内呈良好的线性响应,相关系数为0.9997,灵敏度为0.50 A·L/mol,检出限(S/N=3)为9.6×10-8mol/L。     

吸附态和溶液相CO在Pt(110)电极上氧化过程的CV和in situ FTIRS 研究

应用电化学原位傅里叶变换红外反射光谱(in situ FTIRS)研究了酸性介质中Pt(110)单晶电极上吸附态CO(COad)和溶液相CO(COsol)的氧化过程.循环伏安测试表明,COsol氧化的峰电位比COad氧化的正移了168mV,其峰电流密度为后者的6.7倍.电化学原位红外光谱检测到CO主要生成线型的吸附态物种(COL),均匀分布在Pt(110)表面上.当溶液中不存在CO时,COL仅在电位高于0.15V才发生氧化.而且,该谱峰在其稳定吸附的电位区间内随电位增加蓝移,Stark系数为30cm-1·V-1;在COL发生氧化的电位区间,其谱峰强度随电位增加减小、峰位红移,线性变化率为-56cm-1·V-1.溶液中饱和CO时,原位红外光谱在-0.05V即可检测到CO2的存在,显示COL起始氧化的电位提前了200mV;电位高于-0.05V,该谱峰即发生红移,对应的线性变化率为-26.5cm-1·V-1.     

MAP-H2O2-HRP伏安酶联免疫分析新体系的光谱及电化学研究

提出了间氨基酚(MAP)-H2O2-辣根过氧化物酶(HRP)伏安酶联免疫分析新体系.本方法以线性扫描二阶导数伏安法检测HRP催化H2O2氧化MAP的产物,用于游离HRP和各种HRP标记物的测定,灵敏度均高于经典的ELISA显色光度法.测定游离HRP的线性范围为1.0×10-8～1.0×10-6g/L,检测限达3.8×10-9g/L.制备出了HRP催化H2O2氧化MAP的产物纯品,并应用电化学分析,高效液相色谱,元素分析,紫外-可见光谱,红外光谱,1H核磁共振谱,13C核磁共振谱及质谱等技术对体系酶促反应进行了深入的研究.在选择的酶促反应条件下,生成的产物为2-氨基-5-[(3-羟苯基)氨基]-2,5-环己二烯基-1,4-二酮.提出了酶催化反应机理及其产物的电极还原过程.     

碳纳米管促进氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移

将血红蛋白(Hb)、辣根过氧化物酶(HRP)和葡萄糖氧化酶(GOx)分别固定在经碳纳米管修饰的玻碳电极(CNT/GC)上,制成Hb CNT/GC、HRP CNT/GC和GOx CNT/GC电极.Hb、HRP和GOx在CNT/GC电极表面均能发生有效和稳定的直接电子转移反应,其相应的循环伏安曲线均显示出一对几近对称的氧化还原峰;在60mV/s下,其式量电位E0'分别为-0.343V、-0.319V和-0.456V(vs.SCE,pH6.9),且不随扫速而变;以上三者在CNT/GC电极表面直接电子转移的表观速率常数ks依次为1.25±0.25、2.07±0.56和1.74±0.42s-1;根据式量电位E0'随缓冲溶液pH值的变化关系,确知在CNT/GC电极上,Hb或HRP发生的直接电化学遵从(1e+1H+)电极过程机理,而GOx发生的直接电化学反应则遵从(2e+2H+)机理.此外,固定在CNT/GC电极表面的Hb、HRP和GOx也同时表现出对各自底物的生物电催化活性.由本文制备的碳纳米管修饰电极及其固定生物蛋白质(酶)的方法具有简单、易于操作等优点,并可用于对其它生物氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移测试.     

细胞色素c在单壁碳纳米管表面的固定、直接电子转移及电催化

应用吸附法将细胞色素c(Cytoc)固定在单壁碳纳米管(SWNT)表面.红外光谱(IR)显示被固定的Cytoc能保持原有的空间结构,没有发生变性.循环伏安测试表明,Cytoc在SWNT表面能发生稳定的直接电子转移,其i~E曲线上出现一对良好的、几乎对称的氧化还原峰.式量电位E0’基本不随扫速的增加而变化(在20 mV~120 mV/s的扫速范围内,E0’平均值为0.165±0.001V).实验同时给出,吸附在SWNT表面的Cytoc仍能保持其对H2O2电化学还原的生物电催化活性.     

血红素蛋白质-琼脂糖膜修饰电极的表征和电催化特性

利用琼脂糖(agarose)水凝胶将肌红蛋白(Mb)、血红蛋白(Hb)、辣根过氧化物酶(HRP)和过氧化氢酶(Cat)4种血红素蛋白质固定在裂解石墨电极表面,形成稳定的血红素蛋白质-agarose膜修饰电极.用紫外-可见和红外光谱及原子力显微法对血红素蛋白质-琼脂糖膜修饰电极进行了表征.紫外-可见和红外光谱显示,在琼脂糖凝胶中,血红素蛋白质保持原始构象.溶液的pH(3.0～10.0)可逆地改变血红素蛋白质的构象,从而影响其光谱性质.原子力显微图象表明血红素蛋白质与agarose水凝胶之间存在较强的作用.研究了血红素蛋白质催化还原O2、H2O2的机理.稳定的血红素蛋白质-agarose修饰电极能运用于H2O2的定量测定.     

纳米金固定辣根过氧化物酶的碳纳米管修饰第3代过氧化氢传感器的研究

将纳米金吸附辣根过氧化物酶（HRP）固定在多壁碳纳米管（MWNT）修饰的铂（Pt）电极上,利用MWNT对HRP的直接电化学催化特性及纳米金对蛋白质的强吸附能力制备了第3代H2O2生物传感器。实验结果表明,HRP在MWNT／Pt电极表面能进行有效和稳定的直接电子转移,HRP保持了其对H2O2还原的生物电催化活性,而且能快速（3S）地响应H2O2浓度的变化。HRP在修饰电极上的表观吸附量（Tr）为7．3&#215;10^-10mol／cm^2,异相电子转移常数（Ks）为1．23s^-1。该传感器在-300mV时对H2O2响应的线性范瑚为1&#215;10^-5～1&#215;10^-3 mol／L（r=0．9968,n=4）。     

HRP/PET自组装膜及其在光度分析中的应用

利用静电自组装技术在阴离子化的PET表面组装了单分子层的HRP酶膜,通过AFM对膜表面形貌进行了分析.由于HRP的沉积,PET薄膜在组装HRP前后,表面形貌发生了较大的变化,表面粗糙度(Rms)由0.645 nh增加到2.580 nm,表面酶颗粒高度为3.3 nm,与HRP的XRD数据(4.028 nm×6.746 nm×11.711)基本相符.制备的酶自组装膜在4℃的低温条件下密封保存.该酶膜在最初的一个星期内酶活性下降较快,之后酶活性则基本保持不变,150天后仍能保持最初时的80%以上的活性;而在常温下,酶膜很快失去活性.表明自组装HRP/PET酶膜在低温下具有很好的保存稳定性.以微量比色皿为反应容器,考察了酶膜与H2O2的显色反应动力学,该反应的表观米氏常数Kapp m=3.2×10-5 mol/L(相对于H2O2底物),显色反应在5 min内完成.在所考查的H2O2浓度浓度区间内(8.8×10-6～8.8×10-5mol/L),酶膜所催化的显色反应产物的吸光度与其浓度之间存在良好的线性关系,对样品中H2O2测定的回收率为96.5%～101.1%.     

伏安酶联免疫分析体系测定南方菜豆花叶病毒

本文提出用邻氨基酚 ( OAP) - H2 O2 -辣根过氧化物酶 ( HRP)伏安酶联免疫分析体系测定 HRP和南方菜豆花叶病毒 ( SBMV)。该方法是将 HRP催化 H2 O2 与 OAP的酶催化反应与邻氨基酚的氧化中间产物在滴汞电极上的还原反应相偶合 ,在 BR缓冲溶液中 ,在 - 0 .87V( vs.SCE)左右产生灵敏的伏安峰。利用该极谱波对 HRP的检测限为 5× 10 -12 g/m L,线性范围为 6.0× 10 -12～ 4 .0× 10 -9g/m L。用该方法测定南方菜豆花叶病毒取得了令人满意的结果。     

辅酶B_(12)模型化合物研究 Ⅹ.Costa型模型化合物的合成、表征及电化学性质研究

合成了以 N,N′-双 (2 ,3-丁二酮 - 2 -亚胺 - 3-肟 )丙二胺为平面配体的烷基钴 Schiff碱一肟类 (Costa型 )模型化合物 [RCo(DO) (DOH) pn(H2 O) ] X,(R=n- C3 H7,n- C4H9,i- C4H9,n-C5H1 1 ,c- C6H1 1 ,CH2 C6H5.X=Cl O4-,PF-6)。用元素分析、紫外可见光谱和 1 H NMR进行了表征 ,并用循环伏安法研究了 [RCo(DO) (DOH) pn.H2 O] .Cl O4(R为上述六种烷基 )化合物的电化学性质 ,表明随烷基 R推电子能力增强 ,其氧化还原电位变负。     

酮洛芬的伏安行为及吸附缔合平行极谱催化波研究

采用线性扫描极谱法、循环伏安法及恒电位电解法在NH4Cl-NH3.H2O(pH9.5)缓冲液中研究了酮洛芬(KPF)的伏安行为和极谱催化波的产生机理。结果表明,KPF的羰基首先发生1e-和1H 还原,产生中间体质子化羰基自由基,该自由基再以同样方式进一步还原生成相应的羟基化合物,并伴随有化学反应;引入K2S2O8后,S2O82-作为配位体与吸附在电极表面质子化的KPF形成缔合物,引起峰电位负移,S2O82-及其还原中间产物SO4.-氧化经1e-和1H 还原的KPF羰基自由基,使峰电流显著增加,从而产生了KPF的吸附缔合平行极谱催化波。测得S2O82-氧化KPF质子化羰基自由基的表观速率常数Kf=1.2×104/s。