基于電子導線介導的葡萄糖氧化酶生物傳感器的研制.pdf

1、糖尿病是世界范圍的公共健康問題，該病的病因是由于患者體內代謝紊亂所導致的胰島素分泌障礙，引起高血糖癥，準確的測定血液中葡萄糖的含量是控制病情的重要手段。人體正常生理條件下的血糖濃度為80-120mg/dL(4.4-6.6mM)，糖尿病患者體內的血糖濃度通常會過高或者是過低于正常生理血糖范圍。由糖尿病引發(fā)的并發(fā)癥很多，包括風險較高的心臟疾病，腎功能衰竭，或失明。因此，治療糖尿病的過程中，需要對血糖濃度進行定期的檢測，達到預防治療的目的。<

2、br>　　基于葡萄糖氧化酶的電流式酶電極，在進行簡單易用的血糖檢測中起著重要的作用，與此同時，在連續(xù)監(jiān)測血糖方面，該電極將扮演著同樣重要的角色。葡萄糖氧化酶是一個同型二聚體酶，該酶的氧化還原中心黃素腺嘌呤二核苷酸深埋于酶的內部，使其無法與電極表面直接溝通，因此，電化學葡萄糖氧化酶生物傳感器的發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)是選取適當的化學試劑充當電子介體，連接葡萄糖氧化酶的活性中心與電極表面，將反應后產生的電子直接傳遞至電極表面。到目前為止，已經報道的

3、關于葡萄糖氧化酶的直接電子傳遞主要是利用特定的物質充當電子導線如金納米顆粒，碳納米管，石墨烯]和聚合物薄膜等，以及特定的化學試劑充當電子導線，實現酶活性中心與電極表面的直接電子傳遞。但是采用上述方法制備的葡萄糖氧化酶生物傳感器依然存在很多缺陷，比如修飾至電極表面的葡萄糖氧化酶在檢測的過程中容易缺失，容易受到外界物質的干擾，制備好的酶電極不易貯存，同一支電極在重復檢測方面誤差較大?；谏鲜鋈秉c本實驗的目的在于選擇合適高效的試劑或者是材料來

4、制備葡萄糖氧化酶生物傳感器，研究了酶傳感器的響應靈敏度，線性范圍等，并且比較了不同方法制備的葡萄糖氧化酶電極的性能。
　　主要研究內容如下：
　?。?）利用N，N-二甲基甲酰胺分散多壁碳納米管，將分散后的多壁碳納米管溶液滴加在玻碳電極表面，干透后形成納米復合薄膜，以該復合物薄膜作為玻碳電極的修飾材料來固定葡萄糖氧化酶。多壁碳納米管特殊的結構性質不僅保持了葡萄糖氧化酶的活性而且促進了酶與電極表面的直接電子傳遞。用戊二醛為交聯劑

5、，2，5-二羥基苯甲醛作為分子導線在修飾了多壁碳納米管的玻碳電極表面上固定葡萄糖氧化酶，制備成了完整的葡萄糖氧化酶傳感器。制備好的酶電極在檢測葡萄糖方面性能較好，其線性范圍在0.1～1.2mmol·L-1，信噪比S/N=3時，檢出限為0.2mmol/L，靈敏度高而且重現性好。
　?。?）成功構建了一種基于3-氨丙基三乙氧基硅烷充當電子介體，戊二醛作為交聯劑固定葡萄糖氧化酶制備的酶電極。3-氨丙基三乙氧基硅烷通常被用做表面修飾劑或者

6、是分散劑參與反應，在反應過程中，戊二醛與葡萄糖氧化酶以共價結合的方式形成網狀結構，起到了固定葡萄糖氧化酶的作用。同時，3-氨丙基三乙氧基硅烷分子表面的氨基與戊二醛發(fā)生席夫堿反應，一方面能夠緩解由于戊二醛濃度過高造成的酶結構改變，另一方面3-氨丙基三乙氧基硅烷充當著電子介體的作用，連接電極表面和酶分子的活性中心，反應后產生的電子通過3-氨丙基三乙氧基硅烷轉移至電極表面，實現了直接電子傳遞。結果表明玻碳電極上修飾的3-氨丙基三乙氧基硅烷∕戊