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基于漆酶及其催化合成聚合物的生物传感研究

作　者: 李运勇
导　师: 谢青季
学　校: 湖南师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 漆酶儿茶酚胺类神经递质酶催化聚合电聚合葡萄糖氧化酶(GOx) 生物传感石英晶体微天平(QCM) 电化学石英晶体微天平(EQCM)
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着生物技术的发展,酶法合成聚合物的工作备受关注。与化学催化合成聚合物相比,酶催化合成的具有催化效率高、选择性好和反应条件更温和等优点。漆酶(Lac)是一类多铜氧化酶,在有氧条件下可催化很多酚类和非酚类化合物的氧化聚合,对于聚合物合成具有重要意义。因酶法合成聚合物有诸多优点,该法在生物固定和生物传感领域的应用及相关机理研究颇具意义,但相关工作目前极为少见。本学位论文中,我们综述了石英晶体微天平(QCM)、安培酶电极和漆酶的近期研究进展,采用电化学和QCM等方法对漆酶催化合成聚合物及其生物传感应用进行了研究,主要内容如下：1.首次采用视觉观察法、紫外光谱法和电化学技术比较研究了Lac催化氧化和聚合儿茶酚胺类神经递质的动力学行为,藉此以Lac催化预氧化儿茶酚胺类化合物,再电聚合儿茶酚胺类化合物的新方法将葡萄糖氧化酶(GOx)固定在裸金电极上,制备了高灵敏、高活性的酶传感器。采用电化学石英晶体微天平(EQCM)监测了有无GOx条件下,电聚合漆酶预氧化儿茶酚胺类化合物的频率变化。优化条件下,所制备的聚去甲肾上腺素(PNA)-Lac-GOx/Au电极检测葡萄糖的灵敏度达38μA mmol-1 L cm-2,检测下限为0.4μmol L-1,优于传统电聚合法(无预氧化)所制备的PNA-GOx/Au电极的性能,并采用紫外光谱法和EQCM测定了固定化GOx的比活性。采用相同的制备方法所制备的聚多巴胺(PDA)-Lac-GOx/Au或聚肾上腺素(PEP)-Lac-GOx/Au电极的性能,也优于传统电聚合法所制备的PDA-GOx/Au或PEP-GOx/Au电极性能。此外,以PNA和PDA为基底膜所制备的传感性能均优于PEP基底膜,说明PNA基底膜也可以替代PDA。该方法具有高效性、广泛性,在许多电化学领域如生物传感、生物催化、生物燃料电池等具有潜在的应用价值。2.在Fe3O4磁性纳米粒子上吸附Lac,再加入多巴胺,籍一锅酶法合成了PDA-Lac-Fe3O4新型磁性聚合物生物纳米复合材料。采用简便有效的磁分离/固定法将该复合材料固定于金磁电极上,所制备的酚类生物传感器具有良好的传感性能。对氢醌的检测灵敏度为374μA mmol-1 L cm-2,检测下限为30 nmol L-1。3.采用EQCM技术监测了裸金电极、电镀金或电镀铂的金电极上Lac的吸附过程,测定了吸附固定的Lac质量。以2,2-连氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)二胺盐(ABTS)为底物,采用电化学和QCM技术测定了各基底材料表面吸附态Lac的响应电流及酶相对活性(ERA,定义为吸附酶与溶液态酶的比活性之比)。结果表明,各表面均可吸附Lac,且吸附态Lac具有一定酶活性。金电极上镀金或镀铂量增加可增大Lac吸附量及其响应电流,且ERA均保持在88.8%以上,比裸金电极上的稍高。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-27
  1.1 QCM概述及应用  11-15
  1.2 安培酶电极  15-19
  1.3 漆酶  19-25
  1.4 本文构思  25-27
第二章漆酶催化氧化-电聚合儿茶酚胺类神经递质以固定葡萄糖氧化酶用于安培生物传感  27-56
  2.1 引言  27-29
  2.2 实验部分  29-31
  2.3 结果与讨论  31-55
  2.4 小结  55-56
第三章基于漆酶催化合成聚多巴胺-漆酶-磁性纳米粒子磁性聚合物生物纳米复合材料用于酚类生物传感  56-67
  3.1 引言  56-57
  3.2 实验部分  57-60
  3.3 结果与讨论  60-66
  3.4 小结  66-67
第四章金属纳米颗粒修饰金电极上吸附态漆酶比活性的研究  67-79
  4.1 引言  67-68
  4.2 实验部分  68-71
  4.3 结果与讨论  71-77
  4.4 小结  77-79
结论与展望  79-81
参考文献  81-94
附录: 硕士期间发表的相关论文  94-95
致谢  95-96

基于漆酶及其催化合成聚合物的生物传感研究

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