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1、电分析化学进展 1 9 9 9 - - . . - 曰 A4 电化学生物传感器的新进展 邓家棋 ( 复旦大学化学系上梅2 0 0 4 3 3 ) 自 从1 9 6 2 年C l a r k 和L y o n s 提出将苟萄精氧化醉固定于暇电极上研制成最早的生物传 感器之后， 各种电化学， 光学， 热学以及石英晶体的生物传感器相继问世。特别是最近的1 0 余 年来， 生物传易器已发展成为分析化学中一个十分引人住目的分支学科， 同时世界各国正在制 造各种有实用价值的生物传翻器， 有的已经商品化如节有掩， 乳酸和B ) D徽生物传感器。据 最 近 的 文 献 报 遭， 研 制 成 的 车 物 传 斌
2、 器有 各 种贫 荃酸， 胆固 阵， 乙 醉 胆 孩， 尿嗦 吟， 膝嗦 岭以 及 D N A生物传感器等。目前放在我们面前的任务是一方面要继续研制和开发新的生物传感器， 另一方面更重要的是要研制可以商品化的高灵敏度， 高选择性， 高精密度， 长寿命和廉价的生 物传感器.在生物传感器的研究中， 最关健的是醉和介体的固定化方法。例如有萄箱传感器. 3 0 余年来一直在不断地研究， 发表的论文在1 0 0 篇以上， 至今还在不断地探索新的制造方法。 近几年来我们在生物传挤器的研究方面， 也作了一定的努力， 取得了一点成果， 今将这方面的 工作择要介绍如下: 离砚教度葡蔺公传感. 一般的份萄箱传感器
3、的检侧下限约为1 X 1 0 m 0 1 . L -。 为了 提 高灵徽度， 可先在玻破电极上电彼一薄层铂黑或把黑， 这种铂黑具有很大的比表面， 然后在铂 黑上电旅合一层高分子如聚邻氮基苯酚， 在电康的过程中， 将有萄掩氧化醉同时固定于高分子 膜内， 即构成份萄褚传感器。 这样翻备的传感器具有很高的灵敬度， 能检出5 X 1 0 - m o l . L - ， 的 翻萄箱。 离效介体修饰过权化扭传感. 亚甲 绿等染料是一类电极反应可逆而氧化还原电 位很低 的电子传递介体。 但是它们在水中的溶解度太大， 不容易固定在电 极上。 利用玻脱石具有的层 状结构的特性， 把它先修饰于玻谈电极的表面， 然
4、后再将亚甲绿牢固地吸附于荣脱石的层状结 构内制备成介体修饰的基础电极.再将过氧化物醉成用二醛和牛血清白蛋白固定在基础电极 上构成过氧化组传感器。用甲苯胺蓝作为介体来代替饭传递电子.利用确酸恰同样具有类似 的层状的结构， 把它用来吸附甲笨胺蓝， 制备成墓础电极， 然后再将过氧化物醉固定于基础电 极上， 构成过载化组传感器。 离效介体修饰有蔺幼传感. 四旅富 瓦烯是一种良 好的介休， 也可以用蒙脱石吸附固定 于电极表面， 然后再把翻萄糖氧化醉固定于电极上构成菊萄锗传感器。 分子筛因定醉的传曦.在一般情况下， 醉都是用高分子， 生物高分子来固定的。常用的 有聚乙烯醉， E a s t ma n -
5、A Q， 牛血清蛋白和戊二醛， 丝素蛋白和N a f i o n等。 我们鉴于分子筛经过 改性后， 可以得到所播要的孔道结构的特性， 利用这种结构可以强烈吸附醉而制备高效的传感 器。 先将分子筛用聚乙 始醉固定于铂电极的表面， 然后把它浸人酶溶液中使酶进人分子筛的多 孔结构内， 即构成有萄传感器。传感器的灵敏度很高， 可检出5 X 1 0 - m o l . L - 的葡萄糖。 6 . 电分析化学进展 1 9 9 9 溶胶一凝胶固定醉的传感器 B r a u n 用硅的溶胶一凝胶固定酶， 我们探索用铝的溶胶一 凝胶来固定酶， 也获得了良好的结果。将葡萄糖氧化酶溶人溶胶一凝胶后， 滴加到电镀铂黑
6、的 基础电极上， 在4 冰箱中待干后， 即可使用。 传感器制备方法简单， 溶胶一凝胶对醉的活性保 护好， 有希望应用于商品化的工艺中。 自组装修饰的酶传感路 自 组装修饰电极在电化学的研究中已展开了不少工作， 但是用自 组装技术研制生物传感 器的却不多。我们探索性地研制了一种以硫蓝为介体的过权化氢传感器， 将一金盘电极浸人 0 . 0 2 m o 1 . L - 半耽氨酸的溶液中2 4 小时。金电极的表面由于S H基和金原子之间的引力而形 成一层单分子的半胧氨酸分子膜， 然后浸人7 %戊二醛溶液中2 0 m i n ， 用水洗净。 将此电极浸人 过氧化物酶溶液中， 反复进行戊二醛和醉的固定化多
7、次， 然后再浸人戊二醛， 再浸人硫荃溶液 中， 同样反复多次制备成过氧化乞传感器. ( 参考文献略) Ad v a n c e i n E l e c t r o c h e mi c a l, B i o s e n s o r s D e n g J i a 乒 ( D e p a r t m e n t o f C h e m i s t r y , F u d a n U n i v e r s i t y , S h a n g h a i , 2 0 0 4 3 3 ) A b s t r a c t A h i g h s e n s i t i v e g l u c o s
8、e b i o s e n s o r w a s . d e s i g n e d a n d 5 X 1 0 - m o l : L - g l u c o s e c o u ld b e d e t e c t e d . F ir s t o n t h e s u r f a c e o f t h e g la s s y c a r b o n e le c t r o d e 。 t h in la y e r o f . p l a t in u m b l a c k w a s e l e c t r o p l a t e d , a n d t h e n t h
9、 e g l u c o s e o x i d a s e w a s i m m o b i l i z e d o n t h e p l a t i n u m l a y e r b y e l e c t r o p o ly m e r iz a t io n o f o - a m i n o p h e n o l , t h u s t h e b i 菇 e n s o r w a s p r e p a re d . Me t h y l e n e g r e e n i s a re v e r s i b l e e l e c t r o n t r a n s
10、 f e r s h u t t l e , i t i s s u i t i b l e u s e d a s t h e m e d ia t o r , b u t d if f ic u lt t o b e im m o b iliz e d o n t h e e l e c t r o d e fo r it s h ig h s o lu b il it y . M e t h y le n e g r e e n w a s a d s o r b e d i n t h e m o n t m o r i l l o n i t e m o d i f i e d g
11、l a s s y c a r b o n e l e c t r o d e , a n d t h e n t h e p e r o x id a s e w a s im m o b i l iz e d o n it s s u r f a c e t o p r e p a r e h y d r o g e n p e r o x id e s e n s o r . T h e d e t e c t i o n l i m i t o f t h i s s e n s o r i s 4 X 1 0 - 0 m o l. L - .气 Z e o l i t e w a s
12、 f i s t l y u s e d a s a m e t r i x f o r e n z y m e i m m o b i l i z a t i o n . T h e m o d i f i e d z e o l i t e w a s i mm o b i l i z e d o n t h e p l a t i n u m e l e c t r o d e , a n d t h e n t h e e n z y m e w a s a d s o r b e d i n t h e z e o l i t e l a y e r , t h u s t h e
13、b i o s e n s o r w a s m a d e . A . g l u c o s e s e n s o r w a s p r e p a r e d w i t h o u t u s i n g a n y b i o c h e m i c a l r e a g e n t . G l u c o s e o x id a s e w a s m ix e d w it h t h e A l, O , s o t , a n d t h e n t h e m i x t u r e w a s d i p p e d o n a p l a t i n i z
14、e d g l a s s y c a r b o n e l e c t r o d e , t h u s -t h e b i o s e n s o r w a s p r e p a r e d . T h e a d v a n t a g e s o f t h i s m e t h o d a r e o f l o w e r . c o s t , s i m p l e f a b r i c a t i o n a n d s t a b i l i t y . A n e w a p p r o a c h t o c o n s t r u c t a r e a
15、 g e n t l e s s e n z y m e b i o s e n s o r w a s d e s c r i b e d . B a s e d o n m u l t i l a y e r h o r s e r a d i s h p e r o x i d a s e i n a s e l f - a s s e m b l e d m o n o l a y e r c o n f i g u r a t i o n , t h e b i o s e n s o r w a s c o n s t r u c t e d u s i n g m u l t i l a y e r t h i o n i n e c o v a l e n t l y t e t h e r e d t o t h e e n z y m e a s a n e l e c t r o d e t r a n s f e r me d i a t o r . .? .
