乙烯基二茂铁、丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物的合成及性能研究

以乙烯基二茂铁、丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为共聚单体,采用自由基聚合法合成了具有水溶性和氧化还原活性的聚合物,并通过示差扫描量热法、傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱,及电化学方法对其玻璃化转变温度、化学组成、质子化作用及电化学性能进行了分析。实验结果表明该共聚物为乙烯基二茂铁、丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯三元共聚物。该共聚物具有较好的水溶性和柔性,这些特点有利于提高修饰电极电子转移的效率,以及实现酶活性中心与电极之间的直接电子转移。共聚物中的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯结构单元在近中性的溶液中可发生质子化作用,可与酶之间形成离子键从而有利于缩短酶活性中心与电极表面之间导电路径。共聚物的电化学性能表现出良好的氧化还原可逆性,且实现了共聚物与电极之间的可逆电子转移。另外该共聚物在溶液中的扩散系数较低,有利于提高修饰电极的稳定性。     

酶电极电子转移的途径及研究进展

酶的活性中心与电极表面的电子转移直接影响酶电极的性能和特征。自1962年第一个酶电极报道以来,科学家们不断探索新的方式实现酶与电极间电子转移并取得了较大的进展,使生物传感器由第一代依靠氧与葡萄糖氧化酶中的活性中心反应测量氧的消耗为原理,发展到第三代实现酶的活性中心与电极表面之间的直接电子转移,即所谓的"无试剂电化学生物传感器"。然而,探究酶电极内在电子转移机理以及设计能够满足不同应用要求并适合大规模量产、价格合适的酶电极仍然是研究的热点。本文综述了主要的电子转移方式以及相应的优缺点,以及笔者团队开发的使用氧化还原聚合物实现电子转移的方法,并对其应用前景进行展望。     

乙烯基二茂铁共聚物修饰电极的研究进展

乙烯基二茂铁具有良好的电性能、磁性能和氧化还原性能,且由乙烯基二茂铁和带功能性基团的乙烯基单体共聚合成的聚合物电介体弥补了小分子电介体存在易流失的缺点,具有广泛的应用前景。乙烯基二茂铁在聚合过程中容易发生"分子内电子转移",溶剂效应和位阻效应可能是诱发该反应发生的原因。本文概述了乙烯基二茂铁自由基聚合的特点及其修饰电极常用的制备和表征方法,并着重分析了测试电位、膜厚度、温度、乙烯基二茂铁结构单元含量以及残留单体对酶电极的影响。     

酶电极电子转移途径的研究进展

酶的活性中心与电极表面的电子转移直接影响酶电极的性能和特征。自1962年第一个酶电极报道以来,科学家们不断探索新的方式实现酶与电极间电子转移并取得了较大的进展,使生物传感器由第一代依靠氧与葡萄糖氧化酶中的活性中心反应测量氧的消耗为原理,发展到第三代实现酶的活性中心与电极表面之间的直接电子转移,即所谓的"无试剂电化学生物传感器"。然而,探究酶电极内在电子转移机理以及设计能够满足不同应用要求并适合大规模量产、价格合适的酶电极仍然是研究的热点。本文综述了主要的电子转移方式以及相应的优缺点,以及笔者团队开发的使用氧化还原聚合物实现电子转移的方法,并对其应用前景进行展望。