基于Nafion碳納米粒子修飾的葡萄糖傳感器

1、基于Nafion/碳納米粒子修飾的葡萄糖傳感器【摘要】接納滴涂法制備了nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾玻碳電極，該電極對(duì)h22具有精良的電催化氧化性能。還利用滴涂法制備了nafin/碳納米粒子復(fù)合物包裹的葡萄糖酶電化門(mén)生物傳感器，該生物傳感器對(duì)葡萄糖有著精良的電催化作用。應(yīng)用該傳感器對(duì)葡萄糖舉行了檢測(cè)，檢測(cè)線(xiàn)性范疇為2.01066.0103l/l，檢出限為1.6106l/l(s/n3)，實(shí)行效果表白該傳感用具有精良的不變性、重現(xiàn)性和抗滋擾本領(lǐng)。對(duì)小鼠血清樣品中的葡萄糖舉行檢測(cè)，效果令人滿(mǎn)足?！娟P(guān)鍵詞】碳納米粒子；過(guò)氧化氫；葡萄糖；電化學(xué)傳感器keyrdsarbnnanpartiles；hydr

2、genperxideperxide；luse；letrheialbisensr1弁言在生物傳感器范疇，酶電極占據(jù)緊張職位1。但由于酶通常具有較大的分子量，其氧化復(fù)原活性中央被厚的卵白質(zhì)層包裹，酶的活性中央每每難以與電極產(chǎn)生直接電子轉(zhuǎn)移2。通過(guò)對(duì)電極舉行修飾的要領(lǐng)可改進(jìn)酶的活性中央與電極的作用，實(shí)現(xiàn)電子的直接通報(bào)35。在酶?jìng)鞲衅髦欣眉{米質(zhì)料，不但可以增長(zhǎng)酶的吸附量和不變性，并且可以進(jìn)步酶的催化活性，明顯進(jìn)步酶電極的電流相應(yīng)敏捷度6，7。碳基納米質(zhì)料，由于其奇特的納米布局，既具有精良的導(dǎo)電性，又能保持卵白酶的生物活性，使其在生物傳感器及生物反響體系中具有極大的應(yīng)用潛力8，9。碳納米粒子nps是一

3、種新型的納米質(zhì)料，可顯著促進(jìn)生物分子的電子通報(bào)作用和生物活性的催化作用。文獻(xiàn)10，11接納nafin疏散碳納米質(zhì)料，由于nafin上富含大量的親水性磺酸基團(tuán)，具有較好的水溶性，并且nafin膜也具有較好的陽(yáng)離子選擇性和生物相容性12，因此常被用于電極外貌的修飾和安培型傳感器的構(gòu)建，選用nafin疏散碳納米質(zhì)料，可有用進(jìn)步碳納米質(zhì)料的疏散性，并簡(jiǎn)化傳感器的制作并改進(jìn)傳感器的相應(yīng)性能。參考文獻(xiàn)13制備了nafin/碳納米粒子復(fù)合物，并將酶電極技能與納米技能相結(jié)合，研制出nafin/碳納米粒子修飾的葡萄糖生物傳感器。此傳感器丈量范疇、重復(fù)性和丈量速率等性能都比以往要擁有顯著上風(fēng)。碳納米粒子的這些特性

4、對(duì)付進(jìn)步生物檢測(cè)的敏捷度和不變性具有緊張意義14。2實(shí)行部門(mén)2.1儀器與試劑hi660b電化學(xué)事情站上海辰華儀器公司；jl-180型超聲波洗濯儀上海杰理科技；電化學(xué)丈量接納三電極體系：玻碳電極=3或修飾電極為事情電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為對(duì)電極。葡萄糖中國(guó)醫(yī)藥團(tuán)體上海化學(xué)試劑公司，h22(上?；瘜W(xué)試劑公司)，葡萄糖氧化酶gd，siga公司；別的試劑均為闡發(fā)純；差異ph值磷酸鹽緩沖溶液pbs，25l/l；實(shí)行用水為二次石英蒸餾水；實(shí)行在室溫下舉行。2.2電極的處置懲罰2.3修飾玻碳電極制備參照文獻(xiàn)13的要領(lǐng)制備nafin/碳納米粒子復(fù)合物，操縱如下：將清潔玻璃板置于燃燒蠟燭的上方，

5、網(wǎng)絡(luò)玻板上的蠟燭煙塵，將0.1g煙塵溶解于10l1%nafin乙醇溶液中，超聲90in后，即得到nafin/碳納米粒子復(fù)合物。以5000r/in離心10in，撤除粒徑較大的產(chǎn)物。將10lnafin/碳納米粒子復(fù)合物滴涂于處置懲罰好的玻碳電極上，待溶劑揮發(fā)至干，即制得nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾的玻碳電極。將葡萄糖氧化酶參加nafin/碳納米粒子復(fù)合物中，葡萄糖氧化酶的含量為5g/l，向處置懲罰好的玻碳電極上滴涂10lnafin/碳納米粒子/葡萄糖氧化酶復(fù)合物，天然枯燥后，用pbs緩沖液沖洗，制備的酶電極放在4的冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?.4測(cè)試要領(lǐng)電化學(xué)實(shí)行均在10l25l/lpbs緩沖溶液ph7

6、.4中舉行。實(shí)行時(shí)，參加適量h22或葡萄糖溶液，接納循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)電流法舉行測(cè)試。循環(huán)伏安實(shí)行在靜止的電解質(zhì)溶液中舉行；計(jì)時(shí)安培實(shí)行在電磁攪拌下舉行。待加上操縱電壓，配景電流到達(dá)不變值后，敏捷參加必然濃度的h22或葡萄糖溶液到丈量池中，相應(yīng)的電流變革值作為相應(yīng)信號(hào)。電化學(xué)丈量均在室溫條件下舉行。除非特殊說(shuō)明，全部測(cè)試的底液均通高純氮?dú)?0in除氧，并在整個(gè)實(shí)行歷程中保持氮?dú)鈿夥铡?效果與討論3.1碳納米粒子的te，se表征圖1a為制備的碳納米粒子te圖像。由圖1可見(jiàn)，碳納米粒子外貌包裹著一層nafin膜，制備的碳納米粒子有精良的疏散性，根本沒(méi)有產(chǎn)生團(tuán)聚征象，直徑在20100n范疇內(nèi)。圖1na

7、fin/碳納米粒子復(fù)合物的透射電鏡圖a和碳納米粒子的掃描電鏡圖b略fig.1teiagesfresultingnafin/arbnnan-partiles(nps)aandseiagesfresultingnps(b)在4條件下，將nafin/碳納米粒子復(fù)合物靜置10d仍無(wú)團(tuán)聚征象出現(xiàn)，表白碳納米粒子在nafin乙醇溶液中很不變。將nafin/碳納米粒子復(fù)合物用乙醇沖洗離心后所得純潔碳納米粒子舉行se表征(圖1b)，凈化后的碳納米粒子呈球狀，直徑為20100n范疇內(nèi)，與te不雅察的效果符合。3.2nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾玻碳電極對(duì)h22的相應(yīng)碳納米粒子具有奇特的生物相容性和電化學(xué)催化性

8、能。圖2為10l/lh22在差異電極上的循環(huán)伏安圖。實(shí)行表白，nafin/碳納米粒子修飾玻碳電極對(duì)h22的循環(huán)伏安相應(yīng)顯著加強(qiáng)，復(fù)原峰電流明顯增高，過(guò)電位顯著低落，在裸玻碳電極上的h22復(fù)原電位從0.35v開(kāi)始，nafin/碳納米粒子修飾玻碳電極h22復(fù)原電位從0.05v開(kāi)始，過(guò)電位低落300v。實(shí)行創(chuàng)造，nafin/碳納米粒子膜的厚度與h22的修飾量直接相干，因此觀(guān)察了滴涂差異體積的nafin/碳納米粒子對(duì)電極性能的影響。效果表現(xiàn)，當(dāng)nafin/碳納米粒子體積小于10l時(shí)，電極對(duì)h22的相應(yīng)電流會(huì)隨修飾體積的增大而增大；而當(dāng)修飾體積在1015l時(shí)，電極對(duì)h22的相應(yīng)電流相差不大；修飾體積大于

9、15l時(shí)，電極對(duì)h22的相應(yīng)電流反而減校這大概是修飾膜較厚，從而使相應(yīng)電流反而減校因此nafin/碳納米粒子體積選用10l。圖210l/lh22在裸玻碳電極(a)及nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾玻碳電極(b)上的循環(huán)伏安圖略fig.2vsfbare(a)andnafin/npsdified(b)geletrdein25l/lpbsslutinatph7.4ith10l/lh22vssaturatedaleleletrde(se)通氮?dú)怙柡?saturatedithn2)，掃描速率sanrate50v/s。圖3nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾玻碳電極在pbs緩沖溶液(ph7.4)中的h22的電

10、位相應(yīng)曲線(xiàn)略fig.3suessiveaperetrirespnsefnafin/npsfildifiedeletrdeth22in25l/lpbs(ph7.4)通氮?dú)怙柡蛃aturatedithn2；事情電位(ptential)：0.1v。每次參加0.5l/lh22(theh22additineahtieis0.5l/lasindiated).3.3傳感器對(duì)葡萄糖的計(jì)時(shí)電流相應(yīng)在最優(yōu)實(shí)行條件下，用計(jì)時(shí)電流法測(cè)定傳感器對(duì)葡萄糖的相應(yīng)電流(圖4)。制得的傳感器對(duì)葡萄糖具有較快的相應(yīng)時(shí)間，在4s內(nèi)到達(dá)穩(wěn)態(tài)電流95%。在2.01066.0103l/l范疇內(nèi)，相應(yīng)電流與葡萄糖濃度呈線(xiàn)性干系，相干系數(shù)為

11、0.9786；檢出限為1.6106l/l(s/n3)。3.4傳感器的選擇性圖5是在底液中別離參加0.1l/l葡萄糖，0.2l/l抗壞血酸，0.2l/l尿酸，0.2l/ll-半胱氨酸和0.01l/l葡萄糖的計(jì)時(shí)電流相應(yīng)圖?？梢钥吹剑?dāng)參加葡萄糖之后，相應(yīng)電流敏捷增長(zhǎng)，并在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)平衡。而參加大濃度抗壞血酸、尿酸以及l(fā)-半胱氨酸后，相應(yīng)電流值險(xiǎn)些沒(méi)有產(chǎn)生改變。這是由于gd對(duì)葡萄糖的埋頭性催化以及nafin膜的選擇性，使制得的傳感器對(duì)葡萄糖具有精良的選擇性。圖4傳感器在25l/lpbs(ph7.4)含葡萄糖濃度51046.0103l/l的計(jì)時(shí)電流相應(yīng)曲線(xiàn)略fig.4aperetrirespnse

12、fbisensrin25l/lpbs(ph7.4)ntainingglusefr5104t6.0103l/l通氮?dú)怙柡蛃aturatedithn2；事情電位(ptential)：0.1v。圖5幾種滋擾物質(zhì)對(duì)葡萄糖測(cè)定的影響略fig.5effetfpssibleinterferentsinglusebisensrsa0.1l/l葡萄糖luse；b0.2l/l抗壞血酸srbiaid；0.2l/l尿酸riaid；d0.2l/ll-半胱氨酸l-ysteine；e0.01l/l葡萄糖luse。3.5傳感器的重現(xiàn)性和不變性在葡萄糖溶液濃度為0.1l/l時(shí)，重復(fù)測(cè)定10次，相對(duì)尺度缺點(diǎn)為2.8%。實(shí)行后將傳感器于4下懸于pbs溶液中保存，每隔7d舉行檢測(cè)，28d后其相應(yīng)信號(hào)為初始信號(hào)的84.6%，表白此傳感用具有較好的不變性。這重要是由于碳納米粒子具有精良的生物相容性，所制得的nafin/碳納米粒子復(fù)合膜能將gd安穩(wěn)地結(jié)實(shí)在電極外貌，并保持其精良的生物活性。表1生物傳感器對(duì)小鼠血液中葡萄糖濃度測(cè)試效果略table1analytiresultsfglusenentratininratseruusingbisensr3.現(xiàn)實(shí)樣品測(cè)試用傳感器對(duì)小鼠血清中的葡萄糖舉行檢測(cè)(見(jiàn)表1)，接納率在98.6%10