磁性納米粒子固定葡萄糖氧化酶修飾電極電致化學(xué)發(fā)光葡萄糖傳感器100字

1、磁性納米粒子固定葡萄糖氧化酶修飾電極電致化學(xué)發(fā)光葡萄糖傳感器100字         作者：熊志剛 李建平 唐麗 陳志強(qiáng) 【摘要】 通過交聯(lián)劑將葡萄糖氧化酶（GOD）固定在Fe3O4磁性納米粒子上，在磁力作用下將該磁性復(fù)合粒子修飾在石蠟碳糊電極（SPCE）表面，制成易更新酶電極。GOD催化氧化葡萄糖生成過氧化氫，并使魯米諾產(chǎn)生電致化學(xué)發(fā)光(ECL)，據(jù)此首次         作者：熊志剛 李建平 唐麗 陳志強(qiáng)【摘要】 通過交聯(lián)劑將葡萄糖

2、氧化酶（GOD）固定在Fe3O4磁性納米粒子上，在磁力作用下將該磁性復(fù)合粒子修飾在石蠟碳糊電極（SPCE）表面，制成易更新酶電極。GOD催化氧化葡萄糖生成過氧化氫，并使魯米諾產(chǎn)生電致化學(xué)發(fā)光(ECL)，據(jù)此首次構(gòu)建了易更新型電致化學(xué)發(fā)光葡萄糖傳感器。其電致發(fā)光強(qiáng)度與葡萄糖濃度在1×1051.0×102 mol/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，線性回歸方程I65.4374C+23.9017（r=0.9987）； 檢出限為1.0 mol/L。此傳感器響應(yīng)快， 穩(wěn)定性高， 表面易更新，已用于測定人血清中葡萄糖的含量。 【關(guān)鍵詞】 電致化學(xué)發(fā)光; 磁性納米粒子； 葡萄糖氧化酶； 魯米諾； 化學(xué)

3、修飾電極 Abstract A novel NanoFe3O4 particles biosensor for glucose based on luminol electrochemiluminescence (ECL) is presented. Glucose oxidase (GOD) was covalently crosslinked to the surface of synthesized magnetic nanoFe3O4 particles. Then the composite particles Fe3O4/GOD was adhered to solid paraf

4、fin carbon paste electrode by magnetic force to fabricate a working electrode. Hydrogen peroxide was produced by enzymatic reaction of GOD and ECL could be obtained by the reaction between luminol and hydrogen peroxide to construct the renewable glucose biosensor. There was a linear relationship bet

5、ween ECL and glucose concentration in the ranges of 1×1051.0×102 mol/L with a regression equation of I65.4374C+23.9017(r=0.9987), and the detection limit is 1 mol/L. The ECL biosensor has showed short response time and high stability, and the electrode surface was renewable easily. The pro

6、posed biosensor has been applied to the determination of glucose in plasma samples. Keywords Electrochemiluminescence; Magnetic nanoparticles; Glucose oxidase; Luminol; Chemically modified electrode 1 引 言 電致化學(xué)發(fā)光（ECL)是在化學(xué)發(fā)光的基礎(chǔ)上，結(jié)合電極反應(yīng)發(fā)展起來的一種化學(xué)發(fā)光法13。利用葡萄糖氧化酶（GOD）催化氧化葡萄糖生成H2O2可以構(gòu)建葡萄糖ECL傳感器。在ECL葡萄糖傳感器研究

7、中，GOD的固定方法是一個(gè)重要課題。常用的酶固定化方法有吸附法4、包埋法5、共價(jià)鍵合法及交聯(lián)法6,7，電化學(xué)聚合法。這些方法制備ECL酶傳感器過程煩瑣、復(fù)雜，電極表面敏感膜不易更新。在酶傳感器中采用納米材料為載體，不僅可以增加酶的固定量和穩(wěn)定性，而且還可以提高酶的催化活性，進(jìn)而提高酶電極的響應(yīng)靈敏度。Fe3O4磁性納米粒子具有納米粒子的諸多優(yōu)點(diǎn)，又具有非常好的生物相容性，在外加磁力的作用下能非常方便地實(shí)現(xiàn)電極敏感膜的更新，故在酶傳感器研究中得到了廣泛應(yīng)用1。但是在ECL葡萄糖傳感器中，使用Fe3O4磁性納米粒子固定GOD還未見報(bào)道。本研究通過交聯(lián)劑將GOD共價(jià)固定在Fe3O4磁性納米粒子表面，

8、再通過磁力將此固載酶的磁性納米粒子修飾在SPCE表面，從而制成了易更新的酶傳感器，并用于葡萄糖的ECL分析。 2 實(shí)驗(yàn)部分 2.1 儀器與試劑 MPIE型電致化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)（西安瑞邁分析儀器有限公司）; M1703型紅外光譜儀（PerkinElmer公司）; 三電極系統(tǒng)：工作電極為自制的磁性納米粒子固定酶修飾電極（GOD/Fe3O4/SPCE/CME），參比電極為Ag/AgCl飽和KCl電極，鉑絲為對電極；Bransonic200超聲清洗儀(德國Branson Ultraschall公司)；pHS2C型精密酸度計(jì)（上海雷磁精密儀器有限公司）。 3氨基丙基三乙氧基硅烷(APS，98%, Alf

9、a Aesar公司）；葡萄糖氧化酶(GOD，120 U/mg，Sigma公司）；標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖儲備液，放置過夜后使用，保存于4 冰箱中。魯米諾(98%，F(xiàn)luka公司）; 戊二醛(25%，上?；瘜W(xué)試劑廠）；其它試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水(18.2 M·cm)。 2.2 酶傳感器的制作 2.2.1 固體石蠟碳糊電極的制作 參考文獻(xiàn)1，取3 cm長的鐵棒(外徑 2.55 mm)和2 cm長的玻璃管(3.0 mm i.d)，磨平鐵棒和玻璃管的兩端，用水洗凈。按一定比例混合固體石蠟和碳粉，加熱熔化石蠟，均勻攪拌，制得石蠟碳糊。把鐵棒插入玻璃管中距底部約0.5 mm，形成一個(gè)凹坑，趁熱將

10、石蠟碳糊封裝進(jìn)此凹坑，填平，冷卻，除去玻璃壁外的沾粘的碳糊，并在光滑打印紙拋光電極表面。然后分別用HNO3（11， V/V）、無水乙醇和二次蒸餾水清洗電極。在1.0 mol/L H2SO4溶液中采用循環(huán)伏安（CV）法活化作為工作電極的SPCE，掃描范圍1.21.2 V。再于5 mmol/L K3Fe(CN)6溶液中循環(huán)掃描，掃描范圍改為0.50.2 V。重復(fù)上述步驟直至得到峰形良好的一對可逆氧化還原峰。 2.2.2 磁性納米粒子的制備、氨基化和葡萄糖氧化酶修飾 按照n(Fe2+)n(Fe3+) = 11.75稱取適量FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O，溶于水中。攪拌

11、下快速加入適量 2.0 mol/L NaOH溶液，調(diào)pH值至11.0，室溫下攪拌0.5 h，迅速升溫到75 ，熟化0.5 h，整個(gè)過程都在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行，得黑色懸浮液。超聲15 min，磁鐵分離不溶物，用水洗滌至溶液呈中性。在75 下真空干燥，得粉末，4 下密閉保存在。取20 mL乙醇，加入50 mg Fe3O4納米粒子粉末，超聲分散，之后加入0.2 mL 3氨基丙基三乙氧基硅烷（98%），在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，25 攪拌12 h制得氨基化的磁性納米粒子，用無水乙醇、水超聲清洗后定容至20 mL備用。 取2.0 mL上述溶液于5 mL試管中，晾干，再于試管中加入2.0 mL 0.25%戊二醛，混旋

12、30 s后，放入4 冰箱冷藏1 h，之后水洗并晾干，再加20 g/L GOD溶液2.0 mL，于4 冰箱中保存12 h，制得GOD修飾的磁性粒子溶液（GOD/ Fe3O4）。圖1為磁性納米粒子固定葡萄糖氧化酶的示意圖。2.2.3 自組裝磁性納米復(fù)合粒子修飾電極 SPCE電極面朝上，用磁鐵吸住電極上端鐵芯，滴加15 L GOD/Fe3O4粒子在電極表面，制得酶修飾電極（GOD/Fe3O4/SPCE/CME）。測定時(shí)將電極面對準(zhǔn)光電倍增管檢測方向。每次更新電極時(shí)，移去磁鐵，水洗去磁性復(fù)合粒子，之后重復(fù)上述過程以更新電極。 2.3 ECL傳感器原理和實(shí)驗(yàn)方法 ECL傳感器的原理如圖2。GOD/Fe3O4復(fù)合磁性納米粒子通過外加磁場而修飾在SPCE電極表面。此時(shí)，溶液中的葡萄糖與溶解氧發(fā)生GOD酶促反應(yīng)，生成H2O2。同時(shí)，溶液中的魯米諾在修飾電極表面發(fā)生氧化，魯米諾氧化物與H2O2發(fā)生ECL反應(yīng)。GOD/Fe3O4復(fù)合磁性納米粒子的存在促進(jìn)了魯米諾的氧化和H2O2生成。在本實(shí)驗(yàn)中，室溫下，將10 mL含一定濃度的葡萄糖的0.5 mmol/L魯米諾 0.1 mol/L硼酸鈉緩沖溶液(pH=8.0)轉(zhuǎn)至石英燒杯中，然后采用三電極系統(tǒng)進(jìn)行測試，并測定ECL的強(qiáng)度。掃描范圍為0.21.4 V(vs. SCE)，掃速為50 mV/s。光