溶胶凝胶技术在电化学传感器中应用进展

《溶胶凝胶技术在电化学传感器中应用进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、-溶胶凝胶技术在电化学传感器中的应用进展摘要本文主要评述了近年来溶胶凝胶技术在电化学传感器中的研究进展，包括在测定酚、葡萄糖类等物质实验方面的介绍，并探究了溶胶一凝胶与血红蛋白有较好的生物兼容性。结合了碳纳米管方面的应用制备了一种性能优良的葡萄糖生物传感器。关键词溶胶-凝胶；电化学传感器；葡萄糖；碳纳米管；1引言溶胶一凝胶技术是指有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经过热处理而制得氧化物或其他化合物固体的方法。近年来，人们发现溶胶一凝胶材料是一类非常适合于固定生物试剂的基质材料[1-5]．凝胶过程通常在温和的条件下进行，可以很大程度地保持酶等生物物质的功能和活性L

2、[6-7]．利用溶胶一凝胶技术固定各种生物试剂基质材料，制成的生物传感器具有灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强等特点[8-11]．溶胶凝胶包埋酶的过程中，胶体粒子逐渐聚集形成三维网络结构。一些添加剂聚乙二醇(PEG)，聚乙烯胺(PEI)等覆盖硅胶中，能提高酶的活性。同时也能减少溶胶凝胶的收缩，作为孔径填充物防止孔塌陷。研究中发现将多羟基高分子掺人溶胶中，由于形成互穿网络而显著增大了凝胶的强度，从而防止了干裂。陈化时间对凝胶孑L径大小、交联程度有较大的影响。同时，在不同的介质中陈化时，也会得到不同的凝胶干缩结构，如在酸性介质中，得到的凝胶结构致密，孔径较小，故有利于酶分子的包埋

3、。利用溶胶一凝胶技术固定生物酶制备的生物传感器在测酚、有机溶剂和糖类等物质中有着很好的效果。2溶胶-凝胶技术固定生物酶制备的生物传感器测定酚、糖类等物质2.1测定含饱和苯系物废水中的酚类化合物采用正硅酸乙酯水解制备溶胶一凝胶包埋酶制作溶胶一凝胶电极，以提高电极的灵敏度，增强电极的选择性和抗干扰能力。测定了含饱和苯系物废水中的酚类化合物，。溶胶一凝胶的制备先将TEOS溶于无水乙醇，加入一定量水，用HC1调节溶液pH值，然后放人梨形瓶中，恒温下用旋转蒸发仪定速搅拌水解一定时间后，再加入丙三醇继续搅拌，二次水解30min。电极的制作将石蜡碳糊填于预处理好的电极杆底部压实，在碳糊电

4、极表面留有一层约1妈妈深的凹槽，待用。称取0．1mg酪氨酸酶(50000U／17mg)溶解于缓冲溶液(pH：7．0)中，加入陈化好的溶胶一凝胶搅拌均匀，再用碳粉调成糊状填人上述预留凹槽中并压实，在硫酸纸(放在光滑玻璃板上)上磨光，用渗析膜包好，置于冰箱冷藏室里陈化一天待用。电极使用前先在pH5．4的磷酸盐缓冲溶液中浸润。电极不用时于冰箱中4℃保存。溶胶一凝胶碳糊电极的制作及参数的优化设计8因素10.---水平的实验方法，并结合电极的响应灵敏度来确定酶电极制作中各组分最佳加入量，其中以反应完全、水解后呈均匀透明的溶胶、老化后呈粘稠状且均匀透明的凝胶、凝胶不干裂、滴膜光滑透明无

5、裂痕、电极本底值最小及响应值最大作为评价溶胶和电极的标准。实验数据经过统计处理后得到试验范围内的最佳工艺条件为：水和TEOS的摩尔比4：2；乙醇体积为25；溶液pH值1．5；水解温度20℃；水解时间3h；老化温度20℃；老化时间2d。电极制作中溶胶-凝胶与缓冲溶液体积比为2：1。溶胶一凝胶固定酪氨酸酶电极工作条件的确定工作电位的选择采用制备的生物电极获得的循环伏安图如图1所示。根据所得的实验数据以及一些干扰离子的电位，确定本电极的工作电位为一100mV。溶液pH值和测量时间的选择电极响应与溶液pH值的关系见图2。在pH值约5．2时电极的响应值最大，考虑到酪氨酸酶的适宜pH范

6、围为6．0～7．0，所以选择pH5．4作为操作条件。由溶胶一凝胶电极的时间响应关系确定，响应时间为3min，这时电极响应值可达95以上。电极性能测试检出限、线性范围及电极稳定性检出限根据信噪比S／N>3来确定。相应实验数据列于表1。由表1的实验数据可以看出，电极在陈化一天后响应的灵敏度最高，但电极的稳定性不好，检测范围很窄；随着电极的使用，电极的稳定性和检出限都增大。其可能原因为随着电极表面在缓冲溶液中的浸润时间的增加和电极微表面的进化，校正了酶空间构型，使酶的活性中心外漏，易与底物接触，从而提高酶的活性。电极在使用24h后稳定性和检测范围都增加了，但其响应值有递减的趋势，

7、这可能与溶胶一凝胶对酶活性的影响有关，或者由于电极表面有其它物质(如醌氢醌)覆盖而受到抑制。精密度和准确度标样和样品浓度分别为1．O0×10mol／L和5．O0×10一mol／L。在工作电位一100mV，pH5．4，响应时间3min的条件下进行测定，电极在同一底物中6次试验结果的RSD为1．04，标样与样品测定值之间的相对误差为0．002。溶液中酚的测定对溶液中各种酚类进行了测定与比较，其结果列于表2。可以看出，国家标准方法(分光光度法)仅能测定苯酚、邻甲酚、间甲酚，无法测定其它酚类。本法对苯酚、邻甲酚、对氯苯酚、