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基于类水滑石材料固定酶构筑电化学生物传感器

作　者: 钱蕊
导　师: 陈旭
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 类水滑石酶电化学生物传感器苯甲酸检测直接电化学
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生物传感器是一种集微电子学、材料学、生物技术为一体的高新技术产品。它作为一种快速、灵敏的检测技术,正成为食品检测技术研究的新热点。其中基于生物酶构筑的电化学生物传感器的发展在当前生物传感器领域最具代表性。如何选用合适的材料在电极表面有效地固定生物分子,使被固定的生物分子能保持较高的生物活性,并实现对实际样品的检测,对于研制电化学生物传感器具有非常重要的意义,具有广阔的应用前景。层状纳米材料具有结构规整、化学组成可调变及可插层组装等特性,已成为国内外材料学科研究的热点之一,而且层状纳米材料剥层后的纳米片具有更开放的结构,为酶的固定化带来了新的契机。本论文分别采用层状水滑石纳米材料氯离子插层镁铝水滑石(Mg-Al-Cl LDHs)固定酪氨酸酶(Tyr)、剥离水滑石纳米片(Mg-Al-LDHNS)固定肌红蛋白(Mb),构筑性能优秀的电化学生物传感器。本论文研究内容主要包括以下几个部分：1、采用氯离子插层镁铝水滑石(Mg-Al-Cl LDHs)作为固定Tyr的载体,Mg-Al-Cl LDHs固定的Tyr保持了良好的生物活性。电化学研究发现,Mg-Al-Cl LDHs固定的Tyr修饰玻碳电极,对儿茶酚实现了良好的电流响应。基于苯甲酸对Tyr活性的抑制作用,实现了对食品中苯甲酸的真样检测。在此基础上,将其成功应用于可一次性使用的丝网印刷电极,有望在食品中的苯甲酸快速检测上得到应用。2、通过将水滑石剥离重组,合成了Mb-Mg-Al-LDHNS的插层化合物；通过XRD表征,说明Mb-Mg-Al-LDHNS形成了规则的层状结构。大片Mg-Al-LDHNS为Mb提供了适合的分子取向,并实现了Mb与电极之间的直接电子转移。生物分子修饰电极对H2O2保持了催化活力。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-16
第一章绪论  16-31
  1.1 电化学生物传感器概述  16-23
    1.1.1 生物传感器概述  16-17
    1.1.2 电化学生物传感器概述  17-18
    1.1.3 电化学生物传感器的发展历程  18-20
    1.1.4 电化学生物传感器的应用  20-23
      1.1.4.1 电化学生物传感器在医学领域检测中的应用  20
      1.1.4.2 电化学生物传感器在环境监测中的应用  20-21
      1.1.4.3 电化学生物传感器在工业过程上的应用  21-22
      1.1.4.4 电化学生物传感器在军事上的应用  22-23
  1.2 无机层状材料固定化酶及其在生物传感器中的应用  23-28
    1.2.1 层状纳米材料概述  23-26
    1.2.2 层状材料及其纳米片在固定化酶和生物传感器中的应用  26-28
  1.3 电化学生物传感器在食品安全检测方面的应用进展  28-29
    1.3.1 食品安全检测技术概述  28
    1.3.2 电化学生物传感器在食品安全检测方面的应用  28-29
  1.4 论文选题意义与主要研究内容  29-31
    1.4.1 论文选题意义  29-30
    1.4.2 论文主要研究内容  30-31
第二章实验部分  31-35
  2.1 实验试剂  31-32
  2.2 实验仪器  32
  2.3 表征方法  32-35
    2.3.1 X射线衍射(XRD)分析  32-33
    2.3.2 场发射扫描电镜(FESEM)分析  33
    2.3.3 傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析  33
    2.3.4 紫外-可见光谱(UV-Vis)分析  33
    2.3.5 高效液相(HPLC)分析  33-34
    2.3.6 电化学测试  34-35
第三章基于Mg-Al-Cl LDHs构筑的抑制型酪氨酸酶生物传感器的研究及其在苯甲酸检测中的应用  35-52
  3.1 引言  35
  3.2 实验部分  35-37
    3.2.1 Mg-Al-Cl LDHs的合成  35-36
    3.2.2 修饰电极的制备  36
    3.2.3 苯甲酸的测量过程  36
    3.2.4 样品的预处理  36-37
  3.3 结果与讨论  37-51
    3.3.1 Mg-Al-Cl LDHs的结构表征  37-38
    3.3.2 Mg-Al-Cl LDHs及Tyr/Mg-Al-Cl LDHs的形貌表征  38-39
    3.3.3 酶底物对抑制剂苯甲酸的影响  39-41
    3.3.4 pH值对底物响应的影响  41
    3.3.5 不同浓度的儿茶酚对苯甲酸抑制的影响  41-43
    3.3.6 Tyr/Mg-Al-Cl LDHs电极对苯甲酸的分析性能  43-45
    3.3.7 抑制动力学研究及其抑制机理的探讨  45-48
    3.3.8 实际样品的检测  48-49
    3.3.9 修饰电极抗干扰性、重现性研究  49
    3.3.10 酶丝网印刷电极对苯甲酸的分析性能  49-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章基于Mg-Al-LDHNS固定肌红蛋白构筑的电化学生物传感器的实验研究  52-60
  4.1 引言  52
  4.2 Mg-Al-LDHNS溶胶的制备  52-53
    4.2.1 Mg-Al-NO_3 LDHs的合成  52-53
    4.2.2 Mg-Al-NO_3 LDHs的剥离  53
  4.3 修饰电极的制备  53
  4.4 结果与讨论  53-59
    4.4.1 Mg-Al-NO_3 LDHs的结构和形貌表征  53-54
    4.4.2 Mb-Mg-Al-LDHNS的小角XRD表征  54-56
    4.4.3 Mb与Mg-Al-LDHNS相互作用的研究  56-57
    4.4.4 Mb-Mg-Al-LDHNS/GCE的直接电化学  57-58
    4.4.5 Mb-Mg-Al-LDHNS/GCE对H_2O_2的催化行为  58-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章结论与展望  60-62
  5.1 结论  60
  5.2 论文的创新点  60
  5.3 展望  60-62
参考文献  62-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  68-69
作者及导师简介  69

基于类水滑石材料固定酶构筑电化学生物传感器

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