基于血红蛋白/纳米金修饰离子液体电极的电化学生物传感器

氧化还原蛋白质在工作电极上的直接电化学对于研究生命体系的电子转移机理,了解生命过程中的氧化还原机理,开发新型电化学生物传感器有着重要的意义~([1]).目前较多的工作是利用各种媒介体、促进剂和纳米材料修饰电极来实现蛋白质的直接电子转移.离子液体修饰电极(CILE)是以离子液体为修饰剂和粘合剂的一种新型化学修饰电极,在生物电分析化学已经应用.本文在CILE表面修饰纳米金用于血红蛋白的固定及其直接电化学行为的研究,取得了较好的结果.     

血红蛋白在碳纳米管修饰碳糊电极上的直接电化学行为

利用吸附法将血红蛋白(Hb)固定在碳纳米管修饰碳糊电极表面,制成稳定的固载Hb碳纳米管修饰电极,研究了Hb在碳纳米管修饰电极上的直接电化学行为.固载Hb的碳纳米管修饰电极在pH=7.0的PBS（磷酸盐缓冲溶液）中有一对相当可逆的循环伏安氧化还原峰,为Hb血红素辅基Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对的特征峰.式电位为－0.160 V(vs SCE),随扫描速度变化很小.电子转移数为1.021,近似为一个辅基发生电子转移.Hb在碳纳米管修饰电极表面的电子转移常数为0.0816 s－1,远大于亚甲蓝作媒介体时Hb的电子转移反应速率常数.应用于过氧化氢、三氯乙酸和硝基苯等的电催化还原,固定在碳纳米管修饰碳糊电极的血红蛋白表现出稳定且较高的催化活性.     

氧化还原蛋白质在模拟生物膜修饰电极上的直接电化学

评述了氧化还原蛋白在模拟生物膜这种新型的化学修饰电极上的直接电化学研究的进展。对蛋白质在表面活性剂薄膜电极和多层复合薄膜电极上的电化学行为、模拟生物膜的超分子结构以及蛋白质在该类薄膜修饰电极上对不同底物的电催化性质进行了较详细的介绍。     

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.     

表面活性剂作用下谷胱甘肽单分子膜的离子门响应

将谷胱甘肽自组装在金电极表面,在表面活性剂存在下,以铁氰化钾及苯醌作为探针,用循环伏安法研究了修饰在金电极表面的谷胱甘肽单分子膜的电化学行为。实验发现在阳离子表面活性剂作用下,谷胱甘肽膜存在离子门行为,修饰电极表面的电子传输随阳离子表面活性剂浓度的增加而增加。阴离子表面活性剂对氧化还原探针在修饰电极上的电化学响应显示出一定的抑制作用。     

铁氰化铈薄膜固载血红蛋白修饰的过氧化氢生物传感器的制备及性能

采用电化学沉积法将铁氰化铈(CeHCF)薄膜修饰于玻碳电极(GCE)表面,得到铁氰化铈薄膜修饰玻碳电极;将血红蛋白(Hb)固载于该修饰电极表面,成功制得了Hb/CeHCF/GCE过氧化氢生物传感器.考察了铁氰化铈薄膜修饰玻碳电极的氧化还原机理和制备条件,并对血红蛋白在电极上的电子传递过程进行了较为深入的研究.结果表明,铁氰化铈薄膜为血红蛋白提供了温和的固载环境,可实现血红蛋白与电极表面的直接电子转移,提高了血红蛋白的电化学活性;所制得的传感器对过氧化氢具有较高的催化响应和较强的稳定性.相关研究结果在生物医学和临床医学领域具有一定的借鉴意义.     

血红蛋白在纳米孔径氧化铝膜修饰电极上的直接电化学

运用电化学包埋法成功将血红蛋白(Hb)固定于纳米孔阳极氧化铝膜(AAO)修饰的玻碳电极(GC)表面, 制得Hb/PPy/AAO/GC修饰电极, 并对Hb/PPy/AAO/GC修饰电极的制备条件进行了优化. 研究了Hb/PPy/AAO/GC修饰电极在磷酸缓冲液(pH＝6.8)中的电化学行为, 探讨了血红蛋白在AAO修饰电极表面的直接电子转移机理. 结果表明阳极氧化铝膜不仅保持了血红蛋白的生物活性, 而且通过它的纳米尺寸效应, 实现了Hb与电极之间的直接电子转移. 其研究内容对生命科学和临床医学有着重要意义.     

亚甲蓝修饰电极推动的血红素蛋白质直接电子转移反应

本文研究了几种血红素蛋白质包括牛血红蛋白, 人肌红蛋白和马心细胞色素C在亚甲蓝修饰电极上的非均相电子转移反应, 采用光透薄层光谱电化学法监测了血红素蛋白的直接电化学反应过程, 并进行了动力学研究。     

基于电化学引发的迈克尔加成反应:终端邻苯氢醌与金属离子络合的电化学行为研究

氢醌/醌型化合物的界面电化学行为研究引起了广泛的关注,而实现该类型电子媒介体在电极表面的高效固载是研究其界面电化学行为的关键.本研究将自组装技术与电化学技术相结合,采用电化学引发的迈克尔加成反应,成功实现了表面受限的氧化还原媒介体氢醌/醌在金电极表面的稳定高效固载.电化学引发迈克尔加成反应作为一种更加灵活与方便的策略,既可以实时监控电活性物质在电极表面固载的动力学过程,又容易调控固载在电极表面的电活性物质的量.     

血红蛋白/纤维素季铵盐层层组装膜直接电化学及其生物传感研究

蛋白质与电极间的直接电子交换可以为生物活体内蛋白质的电子转移机制提供模型,同时也为构筑新型的生物传感器奠定基础~([1]).层层组装技术是近年来兴起的构建蛋白质多层薄膜的方法,此技术构建生物电化学传感器主要依靠聚阳离子与生物阴离子的静电引力在电极表面形成有序的多层薄膜~([2]).周金平等将纤维素与3-氯-2-羟丙基三甲基进行反应合成了一种新型的纤维素季铵盐~([3]),它是一种聚阳离子电解质.而通过pH的调节可使血红蛋白带上不同的电核~([4]).基于血红蛋白和纤维素季铵盐之间的静电引力,通过层层组装技术将血红蛋白和纤维素季铵盐逐层固定在玻碳电极表面,形成了有序排列的多层薄膜并实现了血红蛋白的直接电化学,在此基础上制备了H_2O_2无中继体电化学传感器.     

血红蛋白在溶胶-凝胶纳米银修饰电极上的直接电化学

运用溶胶-凝胶技术将血红蛋白(Hb)固定于纳米银(AgNPs)修饰的玻碳电极(GCE)表面,制得溶胶-凝胶血红蛋白纳米银修饰电极(Sol-Gel/Hb/AgNPs/GCE)。优化了修饰电极的制备条件,研究了该修饰电极在B-R缓冲溶液(pH=4.10)中的电化学行为,探讨了Hb在AgNPs修饰电极表面的直接电子转移机理。结果表明:AgNPs不仅保持了Hb的生物活性,而且通过它的催化效应,实现了Hb与电极之间的直接电子转移。进一步的实验结果显示,固定在纳米银修饰电极表面的Hb能保持其对H2O2的生物电催化活性。     

基于离子液体、壳聚糖、纳米银和血红蛋白修饰电极的过氧化氢传感器的制备与研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)、壳聚糖(CS)、纳米银(Nano-Ag)为修饰剂,制备了Nano-Ag/CS/BMIMPF6/Au/CME修饰电极,将血红蛋白(Hb)固载在修饰电极表面,离子液体优良的导电性和Nano-Ag高的表面活性和强的吸附性,为Hb的吸附和在修饰电极表面的直接电子转移构建了一个良好的微环境,同时也提高了Hb的电催化活性,并以此制备了具有良好催化活性的H2O2生物传感器。研究了修饰电极的特性,优化了修饰电极的实验条件,详细的讨论了Hb在电极上的电子转移机理以及H2O2的电化学行为,并对实际样品中的H2O2进行了检测,获得较好结果。     

基于多孔碳固载离子液体修饰电极的叔丁基对苯二酚的检测研究

制备了多孔碳固载离子液体纳米材料修饰玻碳电极(GCE),用于抗氧化剂叔丁基对苯二酚(TBHQ)的检测研究。不同电极上的交流阻抗结果表明,经过多孔碳固载离子液体修饰后的玻碳电极阻抗显著减小。多孔碳固载离子液体修饰后电极的氧化峰电流为41.93μA,比修饰前增大约5.5倍,说明多孔碳固载离子液体可显著提高电极的导电性,促进电极表面的电子转移,提高检测灵敏度。用时间~电流曲线测得TBHQ的线性范围为1.00~120.00μg/mL,检出限为0.16μg/mL。     

蛋白质直接电化学研究及其应用

蛋白质直接电化学研究在生物电化学中具有重要地位,对于蛋白质结构-功能研究、蛋白质电子传递过程的热力学和动力学研究都有着重要意义,而且是研制第三代电化学生物传感器的基础.本文对在裸电极、分子自组装修饰电极和模拟生物膜修饰电极上进行蛋白质直接电化学的研究及相关应用进行简要综述.     

血红蛋白在二氧化铈修饰电极上的直接电化学

将二氧化铈(CeO₂)与酶复合修饰电极, 采用循环伏安法研究了血红蛋白(Hb)在CeO₂修饰的玻碳电极上的电化学行为. 实验表明, 固定在CeO₂材料上的Hb, 不仅能有效地与电极表面进行直接电子转移, 而且能够保持其生物催化活性. 制得的Nafion/CeO₂/Hb/GC修饰电极的电子传递速率k_s为(0.68±0.09) s^－1, 对H₂O₂的检测限为1.013 μmol•L^－1, 重现性和稳定性较好. CeO₂在实验中体现出一定的生物相容性, 起到了促进Hb与电极之间进行直接电子传递的作用. CeO₂修饰电极进行蛋白质直接电化学测定以及酶生物电催化的成功实践, 为稀土氧化物材料在电化学传感领域中的应用开辟了思路.     

纳米复合物修饰电极的电化学传感器检测芦丁

研制了纳米复合物修饰电极,碳纳米管与表面含有大量氨基的壳聚糖在玻碳电极表面首先形成碳纳米管/壳聚糖膜,通过膜表面丰富的氨基与纳米Au的强静电吸附,在玻碳电极表面获得均匀致密的纳米金修饰层.这种基于纳米复合材料制备的新型电化学传感器对芦丁具有很好的响应,可以快速地实现电极与芦丁之间的直接电子转移,有良好的稳定性.芦丁的测定线性范围为4.00×10-7～1.77×10-5 mol/L,最低检测限为1.29×10-7 mol/L.由于抗坏血酸在该修饰电极上的氧化电位出现显著负移,因此可避免抗坏血酸对芦丁测定的干扰.该方法可以不经预分离直接检测药物中的芦丁含量.     

细胞色素c在纳米氧化铝模板修饰电极上的直接电化学

细胞色素c(Cytochrome c,Cyt c)是生物体中最常见的氧化一还原蛋白质,研究其在电极上的直接电化学,对于理解和认识生命体内的电子转移机制具有重要意义。Cytc与裸固体电极表面的直接接触通常会使其失去生物活性,因此,Cytc的电化学研究常借助于媒介体以实现其与电极之间的电子转移。纳米金属氧化物模板的表面积大且化学和光化学性质稳定,被广泛应用于太阳能电池和金属沉积等领域,本文研究氧化铝(AAO)模板对4,4’-二硫二吡啶存在下Cytc直接电化学促进作用。     

基于链接反应的辣根过氧化酶固定技术及其直接电化学

链接化学~([1])是2001年度诺贝尔化学奖获得者巴利·夏普莱斯(K.B.Sharpless)教授在2000年首先提出的.通过杂原子连接快速、100%可靠而又具有选择性地合成新化合物.该反应条件温和、产率高、生物兼容性好,为研究新的表面修饰方法提供了极大的便利~([2]).我们将分子自组装技术和链接化学相结合,提供一种固载蛋白质的新方法,研究该蛋白质在电极上的直接电化学行为.     

聚芳酰胺-多壁碳纳米管混合物固定漆酶电极的电化学行为

以聚芳酰胺-多壁碳纳米管混合物为载体,利用漆酶表面氨基与聚芳酰胺主链端羧基的共价偶联以及碳纳米管与漆酶间的疏水作用,构筑了具有较高稳定性和电催化活性的漆酶修饰电极.并对该固酶修饰电极的固酶量、酶活力、电化学行为及其电催化氧还原的性能进行了表征.对漆酶分子具有亲和力的聚芳酰胺芳环结构及聚芳酰胺端羧基与漆酶表面氨基的共价偶联避免了漆酶的脱落和变性.而碳纳米管与聚芳酰胺的混合使得该三维修饰电极具有良好的电子导电性,并成功地实现了漆酶的氧化还原活性位与电极之间的直接电荷转移,这一点可由在0.73和0.38V附近观察到漆酶的T1和T2(漆酶的T1,T2铜活性位的形式电位分别为0.78和0.39V(vsNHE))铜活性位的两对氧化还原峰确认.漆酶的担载量为56.0mg·g-1,具有电化学活性的漆酶占总担载漆酶量的68%.在pH=4.4磷酸盐缓冲溶液中,该修饰电极上氧气还原的起始电位为0.55V,其对氧气的米氏常数KM为55.8μmo·lL-1,对氧气的检测限为0.57μmo·lL-1.在4℃下保存两个月后能实现直接电荷转移的漆酶量仅下降了14%左右而氧还原超电势提高了约50mV.结果表明该修饰电极有望用作酶基生物燃料电池的阴极和电流型氧气传感器.     

表面胶团修饰电极电化学测定双酚A的增敏机理及抗污性能研究

分别以2种阴离子表面活性剂(SDS、SDBS)、3种季铵盐阳离子表面活性剂(CTAB、TTAB、DTAB)和2种季铵盐型双子表面活性剂(12-3-12、12-4-12)修饰碳糊电极。通过原子力显微镜、接触角以及分析物在电极表面的电化学行为探讨了不同表面活性剂在电极表面的吸附情况,推测在浓度大于临界胶束浓度(CMC)时,季铵盐型阳离子表面活性剂CTAB、TTAB、12-3-12和12-4-12在碳糊电极表面形成了圆柱形的表面胶团,而DTAB和SDS可能是饱和单分子层吸附。以BPA为分析物,研究了表面活性剂修饰电极对BPA的电化学增敏机理,结果表明修饰电极对双酚A(BPA)的电化学增敏作用主要是因为表面胶团对BPA的增溶作用,表面活性剂和BPA间的阳离子-π作用是表面胶团增溶BPA的主要原因。