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《光电化学体系构建新型葡萄糖生物传感器new》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、中国感光学会影像材料的研究与应用学术研讨会论文集光电化学体系构建新型葡萄糖生物传感器任湘菱,唐芳琼中国科学院理化技术研究所纳米材料可控制备与应用研究组,北京,。、糖尿病严重威胁着人类的健康它是导致人类死亡和残疾的主要疾病之一简单迅。速地检测和诊断血液中葡萄糖的含量对糖尿病的预防和治疗有着重要的意义在各种检测手段中,葡萄糖生物传感器扮演着重要的角色,它的工作原理是基于对固定在特定载体上的葡萄糖氧化酶催化氧化葡萄糖时产生的过氧化氢电流的检测。因此,酶的固定化是。,、,传感器制备过程中最关键的步骤近几年虽然有许多新材料新方法被用于酶的固定化有效地提高传感。,器的响应灵敏度但由于酶的活
2、性中心常常深埋在酶的内部使得酶的氧化还原中心与本体电极表面很难建立有效的电通讯。因此,研究一种新的途径来进一步提高电子传递效率是非常必要的。、,纳米半导体材料由于具有巨大的比表面积良好的电子传递和光电催化性质越来越受。在,,到人们的关注固定酶方面它们可以很好的保持酶的生物活性并提高酶活性中心和电极之间的直接电子传递的效率。纳米氧化锌是宽带隙半导体,它有良好的生物相容性和高的电子传递特性,非常适合固定低等电点的葡萄糖氧化酶等电点为,并且合成技术成熟,价格低廉。更重要的是,纳米氧化锌在紫外光的照射下,会产生电子一空穴对,从而促进酶电极的催化反应。因此,纳米氧化锌可以提供一种通过光控
3、酶反应来调控酶。电极电流响应的新方法在本文中,我们采用氧化锌纳米颗粒和葡萄糖氧化酶体系构建了新型的葡萄糖生物传感。,,,器实验结果表明把颗粒作为载体来固定能够显著提高酶电极的电流响应且稳定性好,线性范围广一气一讥,响应灵敏度高叭讥。在这个光电化学体系中,氧化锌纳米颗粒的光电流效应促进了酶的催化能力,从而增强了酶电极的响应灵敏度。这种构建葡萄糖传感器的方法也适用于其他半导体颗粒和酶的体系。。葡萄糖氧化酶电极的制作采用吸附一包埋一交联联合的方法取一定浓度的纳米颗粒拓溶液,然后加入浓度为岁,,混合均匀。加入凝胶液中,混合均匀后,将铂丝浸入一定时间使和纳米颗粒进行,。取,。自组装然后用
4、戊二醛加以交联出晾干测量前放入℃的冰箱中稳定小时传感器为电流计型,采用二电极检测装置。底液为比的磷酸盐,。,缓冲溶液印恒温温度为℃测量时先将双电极置于缓冲溶液中,加一电压于工作电极留,当背景电流值减少至一恒定值时将电极放至被测溶液不同量卜葡萄糖,。比磷酸盐缓冲溶液中,分别记录不同时间的电流响应值,扣除初始背景电流值即为被测葡萄糖浓度的电极电流响应值。。,图为酶电极的电流响应曲线其中曲线是没加纳米颗粒的葡萄糖氧化酶电极的电流响应,曲线是加入后电极的电流响应,曲线是含氧化锌的酶电极光照后的电流响应。由图可以清楚地看出,在电极中引入纳米半导体后,电流响应见曲线是未加任何纳米颗粒的电流
5、响应见曲线的几十倍。电流响应值显著提高的原因一方面是纳米颗粒的巨大的比表面积吸附了更多的,使单位时间内传递的电子数,,显著增多从而增大了酶促反应的反应速率另一方面加入具有导电性的纳米氧化锌可以在酶和铂电极之间提供电通路,改善酶电极的电性能,从而提高电极的电流响应。中国感光学会影像材料的研究与应用学术研讨会论文集肠叨加器加,飞‘已︾巷趁︵,‘匆盯圈氧化锌纳米颖粒对醉电极的影响不含纳米颗粒醉电极伪含有氧化锌纳米颖粒醉电极含有氧化锌纳米颖粒酶电极经过光照之后进,,一步的研究表明氧化锌纳米颗粒修饰的酶电极在紫外光照之后电极的电流响应与。自然光下测量的电极相比又有提高见曲线为了研究氧化锌
6、颗粒的光电作用对酶电极电流响应的影响,对同一个酶电极分别在紫外光照和。,黑暗的条件下进行电流测试实验表明。,光照条件下测试的电流数据比黑暗条件下测得的数据提高近并且光照条件下电极,碑,的检测限为恤而黑暗下测得的检测限为。这表明光照条件下可以获得灵敏度。更高的葡萄糖生物传感器众所周知,纳米半导体是光敏感材料,在阳光或者紫外光的照射下,会发生一系列的反应,生成轻基自由基、超氧离子和臭氧分子等,这些高反应活性的分子会与酶的氧化一还原活性中心相互作用,从而促进酶的催化活性。同时,纳米氧化锌光照后,能自行分解出带负电的电子,同时留下带正电的空穴。这些电子和空穴可以作为电子供体或者给体作用
7、于酶催化反应在葡萄糖传感器的体系中,有氧情况下的酶催化反应方程式如下一‘‘以一,在无氧情况下方程式变为方程式一’以中国感光学会影像材料的研究与应用学术研讨会论文集圈光照增强葡萄糖生物传感器电流响应机理图我一们推测的紫外光照对氧化锌葡萄糖氧化酶电极电流响应的增强作用机理如图所。,,。示在酶电极体系中正常情况下发生的酶促反应如图中路线的循环在电极和溶液界面上,葡萄糖氧化酶的氧化态氧化葡萄糖为葡萄糖酸内醋,本身被还原为相应的还原态,它与溶解在溶液中的氧气作用重新变为氧化态,而氧气转变为过氧化氢,在
