生物傳感器作業(yè)三次

基于Fe3O4納米顆粒與殼聚糖/nafion復(fù)合膜的實(shí)用葡萄糖生物傳感器ApracticalglucosebiosensorbasedonFe3O4nanoparticlesandchitosannafioncompositefilmBiosensorsandBioelectronics25(2009)889–895Contents摘要1

背景介紹2實(shí)驗(yàn)步驟3結(jié)果與討論41、摘要實(shí)用的葡萄糖生物傳感器通過融合本身具有過氧化酶活性的Fe3O4納米顆粒與抗干擾能力的nafion膜來制備。GOD與Fe3O4混合后，通過戊二醛的殼聚糖溶液交聯(lián)到Pt電極上，然后覆蓋一層薄的nafion膜。這種傳感器具有較高的靈敏度、較低的檢測(cè)限以及很好的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。所繪制的曲線濃度從6×10?6M到2.2×10?3M均為線性的。被修飾的電極在檢測(cè)葡萄糖的過程中實(shí)際上已經(jīng)去除了干擾。另外，這種生物傳感器被成功的應(yīng)用于檢測(cè)人體血清樣品中葡萄糖的濃度。這種葡萄糖生物傳感器的制備引起了廣泛的興趣，由于它在實(shí)用過程中步驟簡(jiǎn)單、條件能夠最優(yōu)化，這些方面具有很好的前景。2、背景介紹磁性顆粒在固定目標(biāo)生物分子中的優(yōu)勢(shì)：生物相容性、優(yōu)越的順磁性以及催化劑能與基地更好的接觸。用磁性納米顆粒修飾的電極已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了雜交DNA的電化學(xué)檢測(cè)。不同類型的氧化物與碳基地相容，來檢測(cè)過氧化氫的減少，已經(jīng)展示了優(yōu)越的電催化性能。Kaushiketal.使用氧化鐵納米顆?！?dú)ぞ厶菑?fù)合物制備了葡萄糖生物傳感器和尿素傳感器。Wangetal.通過將鐵蛋白抗體固定于用Fe3O4納米顆粒/殼聚糖復(fù)合物修飾了的玻碳電極上，制備出了一種新的電流型的葡萄糖生物傳感器。但是，在這些報(bào)道中，磁性顆粒僅僅被用來固定連接酶，另外，在電極與底物分子之間的電子傳遞機(jī)理，以及Fe3O4在電子傳遞過程中的作用尚未被清楚的解釋。最近，Gaoetal.證明實(shí)際上Fe3O4NPs擁有一種與過氧化酶類似的酶活性。它表明，F(xiàn)e3O4NPs不僅為保持酶的生物活性提供了好的微環(huán)境，同時(shí)也充當(dāng)了氧化有機(jī)底物的過氧化酶的作用。Weietal.也進(jìn)一步證實(shí)，F(xiàn)e3O4NPs具有似過氧化酶的活性，并制備了新的生物傳感器，來檢測(cè)過氧化氫和葡萄糖。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3O4NPs加強(qiáng)了電催化和生物催化的轉(zhuǎn)變，這突出了生物傳感器的新概念。在這篇文章中，我們合成了Fe3O4NPs用于生物傳感應(yīng)用，并解釋了在電極與底物分子間的電子轉(zhuǎn)移機(jī)理?；贔e3O4NPs修飾的生物傳感器在制備、表征、和分析行為方面被描述。另外，Pt/GOD/Fe3O4/Cs/na?on修飾的Pt電極被用來獲得獨(dú)特的電催化和去除干擾的特征。新的葡萄糖傳感器被用來檢測(cè)人體血清中葡萄糖的含量。因此，用Fe3O4NPs、殼聚糖和Nafion膜修飾的新的生物傳感器。3、實(shí)驗(yàn)步驟3.1Fe3O4納米顆粒的制備（1）0.32M氯化鐵和0.31M氯化亞鐵混合在0.45M的鹽酸溶液中后，溶解在血紅蛋白的水溶液中。（2）混合后的溶液加入到250mL0.3M的氫氧化鈉的溶液中，室溫下施加有力的攪拌，保證氮?dú)夥諊匀コ鯕狻＃?）制備好的黑色Fe3O4膠體顆粒通過離心分離，然后用水洗3次。（4）得到的Fe3O4NPs重新分散在水中，并在室溫下保存。Mikhaylovaetal.,2004;Veredaetal.,20073.2酶電極的制備（1）直徑為1mm的鉑電極首先在硝酸中煮沸8min，然后用二次蒸餾水洗滌。（2）10uLGOD水溶液與10uLFe3O4NPs水溶液加入到20uL戊二醛中形成混合物，然后在Pt電極上干燥。（3）400uLFe3O4NPs加到2mL殼聚糖溶液中（5mL燒杯中），然后鉑電極浸入混合物中5min后在空氣中干燥。（4）2mLNafion溶液滴涂到Pt/GOD/Fe3O4/Cs電極上。測(cè)量前，電極在4℃時(shí)儲(chǔ)藏24h。3、實(shí)驗(yàn)步驟4、結(jié)果與討論-TEM的表征通過Fig1A中TEM照片的對(duì)照，表明，樣品中含有大量的分散良好的納米球狀顆粒，顆粒的平均大小大約為20nm。Fig1B表明Fe3O4和GOD的混合物中顆粒也是良好分散的。4、結(jié)果與討論-電極電化學(xué)行為的評(píng)價(jià)循環(huán)伏安表征：Fig1C中。a裸露的鉑電極呈現(xiàn)可逆的循環(huán)伏安曲線。b覆蓋殼聚糖的鉑電極氧化峰與還原峰降低，原因是殼聚糖是有機(jī)覆蓋物，它阻礙了電子在溶液與電極之間的傳遞。C嵌入Fe3O4和GOD的鉑電極的電流響應(yīng)明顯提高了，表明Fe3O4NPs增強(qiáng)了酶電極上電子的傳遞。電化學(xué)阻抗譜：b覆蓋殼聚糖的鉑電極比a裸露的鉑電極的阻抗高，同時(shí)C嵌入Fe3O4和GOD的鉑電極較b覆蓋殼聚糖的鉑電極的阻抗要小，這充分說明了Fe3O4NPs修飾的電極降低了電極的阻抗、提高了電子轉(zhuǎn)移的效率。4、結(jié)果與討論-葡萄糖的電流響應(yīng)和表觀米氏常數(shù)Fig2A表明，F(xiàn)e3O4NPs和Cs修飾的電極能顯著增大電流響應(yīng)。用Fe3O4NPs修飾的電極比沒有Fe3O4NPs修飾的電極的電流響應(yīng)要大7倍。GOD的存在只是微小的降低了復(fù)合電極的電流響應(yīng)。米氏常數(shù)大約為0.611mV。4、結(jié)果與討論-電子轉(zhuǎn)移行為機(jī)理的討論電極上的電子轉(zhuǎn)移行為表示如下：討論認(rèn)為，F(xiàn)e3O4NPs作為電子轉(zhuǎn)移的中介體和人為的過氧化物，被其修飾的酶電極在電流響應(yīng)和靈敏度方面都有所增強(qiáng)。4、結(jié)果與討論-生物傳感器的優(yōu)化4、結(jié)果與討論-生物傳感器的優(yōu)化（1）酶載量影響電極的電流響應(yīng)，在葡萄糖濃度不變，其它條件均不變時(shí)，提高酶的濃度，發(fā)現(xiàn)電流信號(hào)越來越高，當(dāng)酶的濃度達(dá)到10u時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流響應(yīng)基本達(dá)到飽和，因此，接下來的實(shí)驗(yàn)所選酶的濃度均為10u。（2）因?yàn)楣潭ǖ腉OD的活性與pH有關(guān)，所以pH對(duì)生物傳感器的行為有影響。在pH為7.2時(shí)電流響應(yīng)最好，但是為了模擬人體血液的環(huán)境我們選擇pH為6.8。工作電壓選擇0.4V。溫度選擇35℃。（3）通過對(duì)生物傳感器的電流檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)，在52次連續(xù)檢測(cè)后電流響應(yīng)仍能維持原來的83%。另外，在一月之后再來檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)，電流響應(yīng)為原來的84%。這表明Fe3O4NPs和na?on膜的使用增強(qiáng)了生物傳感器的穩(wěn)定性，并且保持了GOD的生物活性。（４）通過抗干擾的研究發(fā)現(xiàn)，修飾的電極在干擾物質(zhì)的濃度很高時(shí)也能體現(xiàn)可信的電流信號(hào)，同時(shí)Ｎａｆｉｏｎ在這個(gè)過程中發(fā)揮了很重要的作用，它阻止了干擾物種的干擾。（５）用修飾電極對(duì)血清樣品進(jìn)行檢測(cè)，并同時(shí)用AutomaticBiochemicalAnalyzer進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)這兩種方法所得結(jié)果有較好的一致性，因此修飾電極對(duì)于醫(yī)療分析具有實(shí)用的應(yīng)用前景。4、結(jié)果與討論-結(jié)論1、這種傳感器去除了干擾，對(duì)于檢測(cè)包含其它干擾物質(zhì)的樣品中的葡萄糖含量也是可以的。因此，這種新的生物傳感器可以擴(kuò)大其應(yīng)用，通過使用Fe3O4NPs來制備其它簡(jiǎn)單實(shí)用的生物傳感器來檢測(cè)臨床上其它重要的抗體濃度。2、該傳感器不屬于我們課上所講的三代傳感器，有一定新穎性。我的想法

文章來自《BiosensorsandBioelectronics》研究了制備GOD/Fe3O4/Cs/Na?on復(fù)合電極的新策略，新的葡萄糖生物