基于聚多巴固定酶的生物传感研究
本文关键词：基于聚多巴固定酶的生物传感研究
更多相关文章： 聚多巴 聚多巴胺 安培酶电极 生物纳米复合物 电化学聚合 化学氧化聚合 酶催化聚合 葡萄糖 邻苯二酚 尿酸
【摘要】：安培酶生物传感器以固定化酶分子为识别元件,输出酶反应体系的氧化/还原电流信号,具有灵敏度高和选择性好等优点。酶分子的有效固定是研制安培酶生物传感器的关键步骤之一。固定材料和方法的创新和优化是当前安培生物传感研究的热点与前沿。本学位论文中,在文献调研基础上,研究了固定酶的新型材料—聚多巴(PD)的制备和表征,据此研制了几种高效安培酶电极,成功用于葡萄糖酚类及尿酸的生物传感检测。主要工作如下:1.作为与热点材料聚多巴胺(PDA)的比较研究,考察和探索了PD的电化学/化学合成及生物传感/生物燃料电池应用。利用PD和葡萄糖氧化酶(GOx)、尿酸氧化酶(UOx)、酪氨酸酶(Tyr)共电沉积制备的酶电极,比类似地利用PDA和这三种酶之一共电沉积所制得的酶电极具有更好的生物传感性能。在GOx中性水溶液中,基于氯金酸钠化学氧化聚合多巴,实现了GOx和纳米金(Au NPs)的共固定。所制备的酶电极在第一代生物传感模式下对葡萄糖检测的灵敏度达152μA mM-1 cm-2,优于基于PDA和聚(3-氨基苯硼酸)(PABA)固定基质的类似酶电极,以及绝大多数文献报道的酶电极。基于PD的酶电极也具有很好的第二代生物传感性能,并作为性能优异的生物阳极用于研制生物燃料电池。基于PD的生物电化学装置的优异性能可能是因为PD是一种类似于蛋白质的?-氨基酸聚合物,从而具有比PDA更好的生物亲和性/兼容性。PD合成便利、其生物纳米复合物的生物兼容性好、表面功能性涂覆能力强,有望在生物技术和表面涂饰等领域获得广泛应用。2.向大自然学习是发展先进功能材料和生物技术的重要途径。受黑色素生物合成的启发,我们报道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传感方面的应用。采用紫外可见光谱循环伏安法(cv)和扫描电镜等手段,考察了tyr催化氧化聚合过程。将l-dopa和tyr混合溶液滴干于玻碳电极(gce)上,制备了pd-tyr/gce酶电极,对邻苯二酚的检测灵敏度达4.29mamm-1cm-2,检测下限(lod)为70nm(s/n=3),线性范围为0.4?57?m。将l-dopagox和tyr混合溶液滴干于pt电极上,制备了pd-gox-tyr/pt酶电极,对葡萄糖的检测灵敏度达78.9μamm-1cm-2,lod为0.1?m(s/n=3)。基于pd制备的酶电极的传感性能和固定化tyr酶活性优于类似条件下基于pda或聚酪氨酸(poly(l-tyrosine))制备的酶电极,以及基于壳聚糖(cs)和nafion体系所制备的酶电极,表明酶法生物合成的pd作为一种类黑色素仿生材料,有望用于生物大分子的固定及生物传感。3.探索了在含h2o2(或uox)的水溶液中,辣根过氧化物酶(hrp)催化的l-dopa(或da)聚合,以及在固定单酶/双酶和高性能h2o2和尿酸安培生物传感方面的应用。在含hrp和l-dopa(或外加uox)的水溶液中,通过加入氧化剂h2o2,触发酶催化h2o2氧化l-dopa单体进行聚合,制备了相关的聚合物生物纳米复合物(PBCs)。将所制PBCs简单地滴涂至镀金的金电极(Auplate/Au)表面,再外裹一层CS膜,制得单酶/双酶安培生物传感器。采用紫外可见光谱扫描电镜CV和电化学阻抗谱表征了电极修饰膜。经分光光度法测量,固定化HRP的生物活性高。在优化条件下CS/HRP-PD/Auplate/Au单酶电极对H2O2的检测灵敏度达700?A mM-1 cm-2,LOD为0.1?M,线性范围为0.001?1.25 mM。CS/UOx-HRP-PD/Auplate/Au双酶电极在-0.1 V下,对尿酸的检测灵敏度达349?A mM-1 cm-2,LOD为0.1?M,线性范围为0.001?0.4 mM。基于酶合成PD所制的这些单酶/双酶安培生物传感器,比基于酶合成PDA的以及很多文献报道的类似酶电极具有更好的传感性能。
【关键词】：聚多巴 聚多巴胺 安培酶电极 生物纳米复合物 电化学聚合 化学氧化聚合 酶催化聚合 葡萄糖 邻苯二酚 尿酸
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：
- 中文摘要3-6
- ABSTRACT6-12
- 第一章 绪论12-20
- 1.1. 酶生物传感器12-15
- 1.1.1. 酶生物传感器概述12-13
- 1.1.2 电流型酶生物传感器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 纳米材料用于酶固定17-18
- 1.3 多巴及其聚合物18
- 1.4 本文构思18-20
- 第二章 电化学和化学氧化聚合多巴用于酶固定、安培生物传感和生物燃料电池20-39
- 2.1. 引言20-21
- 2.2. 实验部分21-25
- 2.2.1 仪器与试剂21-22
- 2.2.2 实验步骤22-25
- 2.3. 结果与讨论25-38
- 2.3.1. 多巴的电化学氧化聚合与第一代酶电极研制25-32
- 2.3.2. 多巴的化学氧化聚合与第一代酶电极研制32-36
- 2.3.3. 第二代酶电极及其生物燃料电池36-38
- 2.4. 小结38-39
- 第三章 酪氨酸酶催化多巴、酪氨酸和多巴胺聚合形成类黑色素的生物材料用于酶固定及生物传感39-56
- 3.1. 引言39-40
- 3.2. 实验部分40-43
- 3.2.1 仪器与试剂40-41
- 3.2.2 实验步骤41-43
- 3.3. 结果与讨论43-55
- 3.3.1 酪氨酸酶催化多巴酪氨酸或多巴胺聚合形成类黑色素生物材料43-47
- 3.3.2 酶电极的制备及生物传感应用47-55
- 3.4. 小结55-56
- 第四章 辣根过氧化物酶催化多巴聚合用于H_2O_2和尿酸的单酶/双酶安培生物传感56-72
- 4.1. 引言56-57
- 4.2. 实验部分57-59
- 4.2.1. 仪器与试剂57
- 4.2.2. 多种聚合物生物纳米复合物的酶催化合成57-58
- 4.2.3. 酶电极的制备58
- 4.2.4. 检测步骤58-59
- 4.3. 结果与讨论59-71
- 4.3.1. 聚合物生物复合物合成、表征与单酶生物传感59-67
- 4.3.2. 双酶电极的构建及其用于尿酸的检测67-71
- 4.4. 小结71-72
- 结论与展望72-73
- 参考文献73-88
- 致谢88-89
- 附录：硕士期间发表的相关论文89-90
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙长清;高茜;许宏鼎;周慧;;脲素酶电极的研制及应用[J];化学传感器;1989年01期
2 俞宝明;陈文飞;朱淑娟;隋德新;;采用脲酶电极的血清尿素氮测定系统[J];化学传感器;1992年01期
3 屠一锋,付志强,李明忠;丝素作为酶固定化材料在酶电极研究中的应用[J];苏州丝绸工学院学报;2000年03期
4 陈执中;;酶电极的试制及应用[J];化学传感器;1981年01期
5 张永清;检测发酵液中青霉素单位的酶电极[J];抗生素;1979年01期
6 吴国梧;;酶电极及其在发酵工业中的应用[J];医药工业;1979年09期
7 尹卓容;;专门测定L—赖氨酸的酶电极[J];发酵科技通讯;1984年03期
8 J.L.ROMETTE ,孙泽辉 ,汪庆松;测定L—赖氨酸的专用酶电极[J];氨基酸杂志;1985年02期
9 徐远航,周绍民;葡萄糖酶电极的稳态电流与葡萄糖浓度的关系[J];厦门大学学报(自然科学版);1986年05期
10 高茜,孙长清,周惠,程文继;葡萄糖酶电极的制备和测试[J];吉林大学自然科学学报;1988年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 曲艺;马士禹;王国军;张云艳;陈邦林;穆劲;江龙;;光照的AgNPs对GOD电极响应电流的抑制[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
2 周越;王瑞元;李肃反;;便携式CK快速测试仪的研制[A];2007全国运动生理学论文报告会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨绍明;辣根过氧化物酶多层膜酶电极的构筑及其应用[D];浙江大学;2006年
2 陈超;酶比活导向的新型高效安培酶电极研究[D];湖南师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙林根;基于几种双功能硼酸衍生物的酶固定和安培酶电极研究[D];湖南师范大学;2015年
2 李一苇;基于丝网印刷技术的苹果酸脱氢酶电极设计[D];济南大学;2015年
3 戴梦珍;基于聚多巴固定酶的生物传感研究[D];湖南师范大学;2016年
4 杨yN;介体型酶电极的构筑及其传感应用[D];扬州大学;2011年
5 邓春艳;葡萄糖氧化酶电极的电化学石英晶体阻抗分析法研究[D];湖南师范大学;2006年
6 秦聪;基于酶固定新材料新方法的几种安培酶电极研究[D];湖南师范大学;2012年
7 于洋;基于有机—无机杂化材料的硝酸还原酶和辣根过氧化物酶电极的研究[D];天津大学;2007年
8 张青芳;聚氨酯复合材料及羟基磷灰石基葡萄糖氧化酶电极的研究[D];湖南师范大学;2009年
9 胡燕;基于新型基底的酶电极的构建与直接电化学研究[D];山东大学;2014年
10 贺长水;苯丙氨酸解氨酶电极及检测系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2004年
，本文编号：810577
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/810577.html
