四氨基金屬酞菁—Fe-,3-O-,4-納米復合粒子固定化漆酶及其在光纖腎上腺素傳感器中的應用.pdf

1、有機-無機納米復合材料是無機納米粒子和有機物在納米尺度上復合而成的新型材料，將這類材料應用于生命和信息科學領域，是一個非常吸引人的研究方向。本學位論文根據(jù)光纖生物傳感器和臨床醫(yī)學檢測存在的主要問題，利用有機一無機納米復合技術和酶固定化技術，制備了有機一無機納米復合粒子固定化酶，并將其應用于基于酶催化的耗氧型光纖傳感器，實現(xiàn)了人體中非常重要的神經(jīng)遞質腎上腺素的檢測。 本學位論文在以下幾個方面進行了系統(tǒng)的研究。第一，選擇四氨基金屬酞

2、菁(MTAPc，M=Cu，Co)和Fe<,3>O<,4>納米粒子制備了有機一無機納米復合材料，研究了它們的結構與性能，尤其是作為載體材料的性能。第二，研究了血紅密孔菌漆酶的催化性能，并以MTAPc-Fe<,3>O<,4>納米復合粒子為載體固定了漆酶，研究了固定化的最優(yōu)化條件和固定化漆酶的性能。第三，研究了漆酶催化腎上腺素的機理和漆酶一介體體系中漆酶催化腎上腺素的機理，測定了固定化漆酶催化腎上腺素的最適條件。第四，制備了光學氧傳感膜，設計

3、和構建了基于漆酶催化的光纖腎上腺素生物傳感器，研究了傳感器的原理和使用條件，對腎上腺素進行了檢測。 本論文的主要結論包括以下幾個方面： (1)采用化學共沉淀法制備了平均粒徑為10nm的Fe<,3>O<,4>納米粒子，合成了兩種MTAPc(M=Cu，Co)，利用原位復合法制備了MTAPc-Fe<,3>O<,4>納米復合粒子。用IR、XRD、XPS、SEM和粒徑儀對納米復合粒子進行了表征，表明形成了MTAPc以分子分散層包覆

4、在Fe<,3>O<,4>納米粒子表面的復合粒子。納米復合粒子的磁性能、熱穩(wěn)定性、抗氧化能力、溶解性能、貯存穩(wěn)定性的研究結果表明，MTAPc包覆層大大提高了Fe<,3>O<,4>納米粒子的穩(wěn)定性。MTAPc-Fe<,3>O<,4>納米復合粒子的磁性能、比表面積、孔徑、穩(wěn)定性等性質，表明它們適合用作載體固定生物活性分子。 (2)以ABTS為底物研究了血紅密孔菌漆酶的催化性能，在酒石酸緩沖溶液中它的最適催化pH值和溫度分別為3.0和5

5、5℃，米氏常數(shù)Km值為12.6州，這說明血紅密孔菌漆酶是一種催化性能較好的漆酶。用UV光譜和循環(huán)伏安測試研究了漆酶催化腎上腺素氧化的機理，催化反應的最終產(chǎn)物是腎上腺素紅，最適催化pH值和溫度分別是5.0和50℃，最適緩沖液濃度為0.1M，Kn值為37.5μM。在漆酶-ABTS介體體系中，游離漆酶催化腎上腺素氧化的機理研究表明催化反應是由四個化學反應組成的，腎上腺素紅的生成速度不僅與每個反應的速度常數(shù)有關，還與漆酶、介體、底物的濃度有關。

6、UV光譜表明，加入介體以后，腎上腺素紅的生成速度明顯提高。 (3)CuTAPc-Fe<,3>O<,4>納米復合粒子和CoTAPc-Fe<,3>O<,4>納米復合粒子做載體時，不參與漆酶的催化反應，固定化反應最優(yōu)條件是相同的。用共價交聯(lián)法固定了漆酶，固定化反應是四步的過程，對100mg復合粒子，最優(yōu)條件分別是：戊二醛活化反應pH值6.0，反應時間4h，戊二醛用量0.2g；牛血清白蛋白(BSA)交聯(lián)反應pH分別是8.0和6.0，BS

7、A用量2.5mg；漆酶交聯(lián)反應pH 5.0，溫度0℃，反應時間1h。以2mg/mL漆酶磷酸緩沖液進行固定，漆酶的固定化率可達到20％：ABTS為底物時，固定化漆酶的催化能力是1430U/g，固定化漆酶的Km值為23.8μM。以ABTS為底物，固定在CuTAPc-Fe<,3>O<,4>納米復合粒子和CoTAPc-Fe<,3>O<,4>納米復合粒子上的固定化漆酶的最適催化條件相同，分別為pH值3.O，溫度是45℃。弱酸性條件下固定化漆酶催化

8、腎上腺素的反應產(chǎn)物是腎上腺素紅，最適催化pH和溫度分別是5.0和55℃；在漆酶一介體體系中，pH 5.0時固定化漆酶催化腎上腺素的最終產(chǎn)物隨腎上腺素濃度不同而不同。 (4)采用包埋法用醋酸纖維素(CA)固定釕(Ⅱ)-聯(lián)吡啶制備了光學氧傳感膜，制備的最優(yōu)條件是成膜溫度為15-25℃，最佳配比為：0.10g CA，3.5mL丙酮和0.2 mL水，指示劑濃度8 mg/mL。光學氧傳感膜對溶解氧濃度檢測的傳感特征曲線表明tanФ。/ta

9、nФ與溶解氧濃度存在較好的線性關系；光學氧傳感膜的檢測下限為0.5mg/L，響應時間t≤60s，具有較好的重復性和穩(wěn)定性，但光學氧傳感膜的使用溫度不能超過40℃。 (5)設計和構建了基于熒光猝滅效應的光纖腎上腺素生物傳感器測試系統(tǒng)，以固載在CuTAPc-Fe<,3>O<,4>納米復合粒子上的固定化漆酶為催化劑，ABTS為介體，研究漆酶一介體體系滯后相移曲線的變化。在光纖腎上腺素生物傳感器中固定化酶的活力、ABTS的濃度都對腎上腺