基于碳納米管復(fù)合物的生物傳感器的組裝和性能研究.pdf

1、近來(lái)，對(duì)于血紅素蛋白質(zhì)的直接電化學(xué)和電催化的研究越來(lái)越受到科研工作者的關(guān)注。血紅素蛋白質(zhì)活性中心被大量氨基酸殘基及復(fù)合結(jié)構(gòu)所包裹，深埋在蛋白質(zhì)的三維立體結(jié)構(gòu)中間，與電極表面直接電子傳遞非常困難。另外，蛋白質(zhì)吸附在納米材料表面后可能引起變性或者不適宜的接觸方向常常導(dǎo)致蛋白質(zhì)失去活性。因此，為了制備性能優(yōu)異的傳感器，有效的連接血紅素蛋白質(zhì)的活性中心與電極表面，并最大限度的保持血紅素蛋白質(zhì)的生物活性成為最近的研究熱點(diǎn)。碳納米管(CNT)有著其

2、獨(dú)特的機(jī)械、化學(xué)及導(dǎo)電性能，在過(guò)去的十年倍受青睞，CNT在電子傳遞、超導(dǎo)、電池和電化學(xué)傳感器領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其中以CNT納米復(fù)合材料研究其電化學(xué)性質(zhì)為最。TiO2/CNT納米復(fù)合材料表面積大、光學(xué)透明、生物適應(yīng)性和導(dǎo)電性能好，適宜用來(lái)固定血紅素蛋白質(zhì)研究其直接電化學(xué)和電催化的成膜材料。因此，通過(guò)物理或化學(xué)的方法將血紅素蛋白質(zhì)吸附在TiO2/CNT納米復(fù)合材料上來(lái)修飾電極，可以制備出靈敏度高、選擇性好的第三代生物傳感器。
　　

3、 首先，通過(guò)鈦酸正丁酯水解作用制備了TiO2/CNT納米復(fù)合材料，通過(guò)靜電吸附肌紅蛋白后修飾于玻碳電極表面，制備了Mb-TiO2/CNT膜修飾電極，并對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)。該修飾電極在pH6.0磷酸緩沖溶液中的循環(huán)伏安曲線有一對(duì)近似可逆的氧化還原峰，在pH3.0～10.0范圍內(nèi)，其式電位與pH成線性關(guān)系，擬合方程的斜率為46.65 mV/pH，表明了電子傳遞是單電子傳遞過(guò)程。計(jì)算得該修飾電極的電子傳遞速率常數(shù)ks為3.08s-1，證

4、明其電子傳遞能力比現(xiàn)有的TiO2納米粒子或納米管修飾電極得到較大的提高。使用TiO2/CNT修飾電極由計(jì)時(shí)安培法檢測(cè)過(guò)氧化氫，在1-42μmol/L濃度范圍內(nèi)，其檢測(cè)限為0.41μmol/L，米氏常數(shù)為83.10μmol/L，并且具有很好的穩(wěn)定性。該檢測(cè)方法的實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，結(jié)果令人滿(mǎn)意。實(shí)驗(yàn)證明，這種修飾電極能明顯地增強(qiáng)電子傳遞，增大電極的有效面積，可用于制備檢測(cè)過(guò)氧化氫的生物傳感器。
　　 另外，制備了以碳納米管/硅膠修飾玻碳

5、玻碳電極的新型電化學(xué)修飾電極，用來(lái)檢測(cè)多巴胺(DA)。DA在此修飾電極上能產(chǎn)生一對(duì)靈敏的氧化還原峰，其靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于裸電極并且其可逆性比裸電極大大增強(qiáng)，△Ep從裸電極的110mV減小至61 mV，可見(jiàn)該修飾電極靈敏度及電子傳遞速率都得到較大的提高。多巴胺示差脈沖伏安曲線中位于+0.256V的氧化峰電流與其濃度在5.0×10-8～1.0×10-4 mol/L范圍內(nèi)呈線性，最低檢測(cè)限為1.3×10-8 mol/L(S/N=3)。實(shí)驗(yàn)證明，該