基于溶膠-凝膠和納米顆粒固定化酶的生物傳感器的研究.pdf

1、生物傳感器具有體積小、使用方便、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在臨床醫(yī)學(xué)、生化研究、環(huán)境保護(hù)以及食品工業(yè)等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。酶的固定化方法在生物傳感器研究中具有重要地位，在相當(dāng)多的場(chǎng)合，對(duì)傳感器的靈敏度、選擇性、響應(yīng)速度、使用壽命等有著決定性的影響。合適的固定化方法應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足：(1)酶固定化后活性應(yīng)盡可能少受影響，保證傳感器的高靈敏度和高選擇性；(2)固定化方法對(duì)被測(cè)對(duì)象的傳質(zhì)阻力小，保證傳感器的快速響應(yīng)；(3)酶固定化牢固，不易洗脫，保證傳感器

2、有較長(zhǎng)的使用壽命。 本論文的研究旨在通過(guò)改進(jìn)酶的固定化技術(shù)，提高固定化酶的催化效率，以達(dá)到改善生物傳感器性能的目的。具體研究工作如下：第一部分：基于摻雜溶膠-凝膠法固定化酶的生物傳感器1.溶膠-凝膠法固定化酶可以在溫和的條件下進(jìn)行，能較好地保持酶的活性，因而得到廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法常常存在孔徑小或孔道堵塞等問(wèn)題，限制了其優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。本工作研究在凝膠形成過(guò)程中摻雜肌氨酸和山梨醇，由于兩種添加劑的模板作用，可形成大而有序

3、的凝膠網(wǎng)格，使得酶與底物能充分接觸，從而達(dá)到提高酶催化效率、改善生物傳感器性能的目的?；谶@一方法固定了辣根過(guò)氧化酶和葡萄糖氧化酶，考察了摻雜前后固定化酶活性的變化，發(fā)現(xiàn)這兩種酶采用該方法固定化后，其催化活性提高程度不同。 2.次黃嘌呤是體內(nèi)嘌呤核苷酸分解代謝的中間產(chǎn)物，是疾病診斷、食品分析等方面的重要指標(biāo)之一。傳統(tǒng)的分析方法不僅操作復(fù)雜、成本較高，而且10-7-10-6mol/L的檢測(cè)下限仍然不太令人滿(mǎn)意。本文在摻雜溶膠-凝膠

4、固定化辣根過(guò)氧化酶和葡萄糖氧化酶的基礎(chǔ)上，將黃嘌呤氧化酶固定于摻雜溶膠-凝膠中，使得固定化酶的催化效率達(dá)到了普通溶膠-凝膠法的2.54倍。結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室自行研制的液滴光化學(xué)傳感裝置，構(gòu)建了高靈敏的次黃嘌呤傳感器。在pH值為8.74的Tris-HCl緩沖溶液中，該傳感器對(duì)2.0×10-7-8.0×10-6mol/L的次黃嘌呤呈線(xiàn)性響應(yīng)，檢測(cè)限達(dá)到5.0×10-8mol/L。 第二部分：基于納米顆粒吸附固定化酶的生物傳感器納米顆粒具有

5、比表面積大、表面活性高等特點(diǎn)，在酶的固定化方面得到人們的重視。本文將辣根過(guò)氧化酶和葡萄糖氧化酶吸附于二氧化硅納米顆粒表面，結(jié)合溶膠-凝膠法，制成適合傳感器應(yīng)用的酶柱。結(jié)果表明，基于這種方法得到的固定化酶柱不僅在催化活性方面有一定程度的提高，而且相對(duì)于傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法，在熱穩(wěn)定性、操作穩(wěn)定性、使用壽命等方面有顯著的改善?；诩{米顆粒吸附固定化酶的方法，不僅可以得到性能更優(yōu)的生物傳感器，而且對(duì)固定化酶的其它應(yīng)用領(lǐng)域也將產(chǎn)生影響。

6、第三部分：其它工作脫氧核糖核酸(DNA)與靶向分子相互作用的研究對(duì)于了解藥物的作用機(jī)理及新藥的設(shè)計(jì)具有重要的意義。本文研究了洛美沙星與DNA的相互作用，測(cè)得DNA與洛美沙星的結(jié)合常數(shù)為4.6×103L/mol(37℃，pH=7Tris-HCl)。金屬離子的存在對(duì)洛美沙星與DNA的相互作用有不同程度的影響。Mg2+和Ca2+存在時(shí)影響較大，洛美沙星與DNA的結(jié)合常數(shù)可以分別提高到原來(lái)的1.5和1.2倍。Na+、K+幾乎不改變洛美沙星與DN