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基于离子液体和高分子膜固定的氧化酶的直接电化学及传感器的研制

作　者: 李玉英
导　师: 杨震宇
学　校: 南昌大学
专　业: 物理化学
关键词: 室温离子液体辣根过氧化物酶漆酶传感器
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

酶的直接电化学是生物电化学界和生物大分子方向非常关注的热点问题。它的研究对于人们获得酶的热力学和动力学性质,深入认识酶等生物大分子在生命体内的生理作用以及开发新型生物传感器、新型生物燃料电池等生物电子器件具有重要的理论和应用指导意义。由于氧化还原酶的活性中心埋藏较深,在电极表面吸附较困难,且易失活等因素,使得其在电极表面的直接电化学较难发生。因此寻找新的固定材料是目前生物传感器研究的重点。近年来,新型非水介质离子液体及一些高分子材料的出现为生物传感器的研究提供了新途径。因此,本论文主要基于离子液体和高分子膜固定氧化酶的直接电化学及传感研究,主要目的在于构造和发展以直接电化学为基础的生物传感器,并将其用于对环境和生命相关的重要物质的检测。这些研究对于构造第三代性能优良的生物传感器和提高现有的生物传感器的性能方面提供了一些参考。本论文共分为五章：第一章简要介绍国内外在生物传感器方面的研究进展和研究现状,以及室温离子液体的发展、制备和性质。第二章简述离子液体在构建生物传感器方面的应用及测试方法和原理。第三章制备离子液体Nafion-海藻酸钠辣根过氧化物酶修饰玻碳电极,并用紫外光谱法和循环伏安法制备过程进行了表征。结果表明,该电极对H202有明显的催化作用,电流与H202浓度在5×10-5mol/L-1.5×10-4mol/L范围内成线性关系,检测下限达到1.0×10-5moI/L。该传感器还具有较高的灵敏度,良好的稳定性和选择性。第四章制备明胶离子液体漆酶玻碳电极并成功地获得了漆酶的准可逆的直接电化学反应,表明明胶离子液体构筑的表面微环境有利于含铜氧化酶的直接电子转移。固定化的漆酶没有发生变性和失活,对02的电化学还原具有催化作用。第五章简述本论文的结论和展望。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章概述  9-27
  1.1 生物传感器的研究背景和应用前景  9-10
  1.2 生物传感器的工作原理及特点  10-14
    1.2.1 生物传感器的工作原理  10-11
    1.2.2 生物传感器的特点  11-12
    1.2.3 生物传感器的应用和研究现状  12-14
  1.3 电化学传感器的分类  14-16
    1.3.1 酶电极传感器  14-15
    1.3.2 微生物细胞传感器  15
    1.3.3 电化学免疫传感器  15
    1.3.4 组织电极与细胞器电极传感器  15-16
    1.3.5 电化学DNA传感器  16
  1.4 酶传感器的电极材料和固定方法  16-19
    1.4.1 电极部分  16-17
    1.4.2 电化学酶传感器的固定方法  17-18
    1.4.3 电化学酶传感器的固定材料  18-19
  1.5 离子液体的研究背景和应用前景  19-21
    1.5.1 离子液体的研究背景  19-20
    1.5.2 离子液体的应用  20-21
  1.6 离子液体的种类和性质  21-24
    1.6.1 离子液体种类  21
    1.6.2 离子液体的性质  21-24
      1.6.2.1 熔点  22
      1.6.2.2 溶解性  22
      1.6.2.3 酸碱性  22-23
      1.6.2.4 热稳定性  23
      1.6.2.5 密度  23
      1.6.2.6 黏度  23-24
      1.6.2.7 电化学窗口  24
  1.7 辣根过氧化物酶的性质  24-25
  1.8 漆酶的性质  25-26
  1.9 本论文的研究动机  26-27
第2章辣根过氧化物酶的直接电化学测试和计算方法及实验条件的优化  27-33
  2.1 引言  27
  2.2 测试方法  27-30
    2.2.1 紫外测试  27-29
    2.2.2 循环伏安测试  29-30
    2.2.3 交流阻抗测试  30
  2.3 实验条件的优化  30-32
    2.3.1 溶液浓度的优化  30-31
    2.3.2 电解质PH值的优化  31
    2.3.3 电极面积的优化  31
    2.3.4 扫描速度的优化  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章离子液体及聚合物固定辣根过氧化物酶的直接电化学及传感研究  33-43
  3.1 引言  33-34
  3.2 实验部分  34-35
    3.2.1 试剂和主要仪器  34
    3.2.2 膜电极的制备  34
    3.2.3 仪器和测量方法  34-35
  3.3 结果与讨论  35-42
    3.3.1 紫外可见光谱表征  35-36
    3.3.2 电化学表征  36-37
    3.3.3 辣根过氧化物酶的直接电化学  37-38
    3.3.4 扫速对电流的影响  38-40
    3.3.5 对H_2O_2的催化氧化  40-42
  3.4 结论  42-43
第4章离子液体及高分子材料固定漆酶的直接电化学及对氧气的还原研究  43-51
  4.1 引言  43-44
  4.2 实验部分  44-45
    4.2.1 试剂和主要仪器  44
    4.2.2 膜电极的制备  44-45
    4.2.3 仪器和测量方法  45
  4.3 结果与讨论  45-50
    4.3.1 漆酶在活性炭-壳聚糖复合膜中的直接电化学  45-46
    4.3.2 漆酶在活性炭-二氧化钛复合膜中的直接电化学  46
    4.3.3 漆酶在活性炭-离子液体复合膜中的直接电化学  46-47
    4.3.4 漆酶在-明胶-离子液体复合膜中的直接电化学  47-49
    4.3.5 对氧气的还原  49-50
  4.4 结论  50-51
第5章结论与展望  51-53
  5.1 结论  51-52
  5.2 进一步工作的方向  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-60
攻读学位期间的研究成果  60

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