基于Nafion碳納米粒子修飾的葡萄糖傳感器

1、基于Nafion/碳納米粒子修飾的葡萄糖傳感器【摘要】接納滴涂法制備了nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾玻碳電極，該電極對h22具有精良的電催化氧化性能。還利用滴涂法制備了nafin/碳納米粒子復(fù)合物包裹的葡萄糖酶電化門生物傳感器，該生物傳感器對葡萄糖有著精良的電催化作用。應(yīng)用該傳感器對葡萄糖舉行了檢測，檢測線性范疇為2.01066.0103l/l，檢出限為1.6106l/l(s/n3)，實行效果表白該傳感用具有精良的不變性、重現(xiàn)性和抗滋擾本領(lǐng)。對小鼠血清樣品中的葡萄糖舉行檢測，效果令人滿足?！娟P(guān)鍵詞】碳納米粒子；過氧化氫；葡萄糖；電化學(xué)傳感器keyrdsarbnnanpartiles；hydr

2、genperxideperxide；luse；letrheialbisensr1弁言在生物傳感器范疇，酶電極占據(jù)緊張職位1。但由于酶通常具有較大的分子量，其氧化復(fù)原活性中央被厚的卵白質(zhì)層包裹，酶的活性中央每每難以與電極產(chǎn)生直接電子轉(zhuǎn)移2。通過對電極舉行修飾的要領(lǐng)可改進酶的活性中央與電極的作用，實現(xiàn)電子的直接通報35。在酶傳感器中利用納米質(zhì)料，不但可以增長酶的吸附量和不變性，并且可以進步酶的催化活性，明顯進步酶電極的電流相應(yīng)敏捷度6，7。碳基納米質(zhì)料，由于其奇特的納米布局，既具有精良的導(dǎo)電性，又能保持卵白酶的生物活性，使其在生物傳感器及生物反響體系中具有極大的應(yīng)用潛力8，9。碳納米粒子nps是一

3、種新型的納米質(zhì)料，可顯著促進生物分子的電子通報作用和生物活性的催化作用。文獻10，11接納nafin疏散碳納米質(zhì)料，由于nafin上富含大量的親水性磺酸基團，具有較好的水溶性，并且nafin膜也具有較好的陽離子選擇性和生物相容性12，因此常被用于電極外貌的修飾和安培型傳感器的構(gòu)建，選用nafin疏散碳納米質(zhì)料，可有用進步碳納米質(zhì)料的疏散性，并簡化傳感器的制作并改進傳感器的相應(yīng)性能。參考文獻13制備了nafin/碳納米粒子復(fù)合物，并將酶電極技能與納米技能相結(jié)合，研制出nafin/碳納米粒子修飾的葡萄糖生物傳感器。此傳感器丈量范疇、重復(fù)性和丈量速率等性能都比以往要擁有顯著上風(fēng)。碳納米粒子的這些特性

4、對付進步生物檢測的敏捷度和不變性具有緊張意義14。2實行部門2.1儀器與試劑hi660b電化學(xué)事情站上海辰華儀器公司；jl-180型超聲波洗濯儀上海杰理科技；電化學(xué)丈量接納三電極體系：玻碳電極=3或修飾電極為事情電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為對電極。葡萄糖中國醫(yī)藥團體上海化學(xué)試劑公司，h22(上海化學(xué)試劑公司)，葡萄糖氧化酶gd，siga公司；別的試劑均為闡發(fā)純；差異ph值磷酸鹽緩沖溶液pbs，25l/l；實行用水為二次石英蒸餾水；實行在室溫下舉行。2.2電極的處置懲罰2.3修飾玻碳電極制備參照文獻13的要領(lǐng)制備nafin/碳納米粒子復(fù)合物，操縱如下：將清潔玻璃板置于燃燒蠟燭的上方，

5、網(wǎng)絡(luò)玻板上的蠟燭煙塵，將0.1g煙塵溶解于10l1%nafin乙醇溶液中，超聲90in后，即得到nafin/碳納米粒子復(fù)合物。以5000r/in離心10in，撤除粒徑較大的產(chǎn)物。將10lnafin/碳納米粒子復(fù)合物滴涂于處置懲罰好的玻碳電極上，待溶劑揮發(fā)至干，即制得nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾的玻碳電極。將葡萄糖氧化酶參加nafin/碳納米粒子復(fù)合物中，葡萄糖氧化酶的含量為5g/l，向處置懲罰好的玻碳電極上滴涂10lnafin/碳納米粒子/葡萄糖氧化酶復(fù)合物，天然枯燥后，用pbs緩沖液沖洗，制備的酶電極放在4的冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?.4測試要領(lǐng)電化學(xué)實行均在10l25l/lpbs緩沖溶液ph7

6、.4中舉行。實行時，參加適量h22或葡萄糖溶液，接納循環(huán)伏安法和計時電流法舉行測試。循環(huán)伏安實行在靜止的電解質(zhì)溶液中舉行；計時安培實行在電磁攪拌下舉行。待加上操縱電壓，配景電流到達不變值后，敏捷參加必然濃度的h22或葡萄糖溶液到丈量池中，相應(yīng)的電流變革值作為相應(yīng)信號。電化學(xué)丈量均在室溫條件下舉行。除非特殊說明，全部測試的底液均通高純氮氣20in除氧，并在整個實行歷程中保持氮氣氣氛。3效果與討論3.1碳納米粒子的te，se表征圖1a為制備的碳納米粒子te圖像。由圖1可見，碳納米粒子外貌包裹著一層nafin膜，制備的碳納米粒子有精良的疏散性，根本沒有產(chǎn)生團聚征象，直徑在20100n范疇內(nèi)。圖1na

7、fin/碳納米粒子復(fù)合物的透射電鏡圖a和碳納米粒子的掃描電鏡圖b略fig.1teiagesfresultingnafin/arbnnan-partiles(nps)aandseiagesfresultingnps(b)在4條件下，將nafin/碳納米粒子復(fù)合物靜置10d仍無團聚征象出現(xiàn)，表白碳納米粒子在nafin乙醇溶液中很不變。將nafin/碳納米粒子復(fù)合物用乙醇沖洗離心后所得純潔碳納米粒子舉行se表征(圖1b)，凈化后的碳納米粒子呈球狀，直徑為20100n范疇內(nèi)，與te不雅察的效果符合。3.2nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾玻碳電極對h22的相應(yīng)碳納米粒子具有奇特的生物相容性和電化學(xué)催化性

8、能。圖2為10l/lh22在差異電極上的循環(huán)伏安圖。實行表白，nafin/碳納米粒子修飾玻碳電極對h22的循環(huán)伏安相應(yīng)顯著加強，復(fù)原峰電流明顯增高，過電位顯著低落，在裸玻碳電極上的h22復(fù)原電位從0.35v開始，nafin/碳納米粒子修飾玻碳電極h22復(fù)原電位從0.05v開始，過電位低落300v。實行創(chuàng)造，nafin/碳納米粒子膜的厚度與h22的修飾量直接相干，因此觀察了滴涂差異體積的nafin/碳納米粒子對電極性能的影響。效果表現(xiàn)，當(dāng)nafin/碳納米粒子體積小于10l時，電極對h22的相應(yīng)電流會隨修飾體積的增大而增大；而當(dāng)修飾體積在1015l時，電極對h22的相應(yīng)電流相差不大；修飾體積大于

9、15l時，電極對h22的相應(yīng)電流反而減校這大概是修飾膜較厚，從而使相應(yīng)電流反而減校因此nafin/碳納米粒子體積選用10l。圖210l/lh22在裸玻碳電極(a)及nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾玻碳電極(b)上的循環(huán)伏安圖略fig.2vsfbare(a)andnafin/npsdified(b)geletrdein25l/lpbsslutinatph7.4ith10l/lh22vssaturatedaleleletrde(se)通氮氣飽和(saturatedithn2)，掃描速率sanrate50v/s。圖3nafin/碳納米粒子復(fù)合物修飾玻碳電極在pbs緩沖溶液(ph7.4)中的h22的電

10、位相應(yīng)曲線略fig.3suessiveaperetrirespnsefnafin/npsfildifiedeletrdeth22in25l/lpbs(ph7.4)通氮氣飽和saturatedithn2；事情電位(ptential)：0.1v。每次參加0.5l/lh22(theh22additineahtieis0.5l/lasindiated).3.3傳感器對葡萄糖的計時電流相應(yīng)在最優(yōu)實行條件下，用計時電流法測定傳感器對葡萄糖的相應(yīng)電流(圖4)。制得的傳感器對葡萄糖具有較快的相應(yīng)時間，在4s內(nèi)到達穩(wěn)態(tài)電流95%。在2.01066.0103l/l范疇內(nèi)，相應(yīng)電流與葡萄糖濃度呈線性干系，相干系數(shù)為

11、0.9786；檢出限為1.6106l/l(s/n3)。3.4傳感器的選擇性圖5是在底液中別離參加0.1l/l葡萄糖，0.2l/l抗壞血酸，0.2l/l尿酸，0.2l/ll-半胱氨酸和0.01l/l葡萄糖的計時電流相應(yīng)圖?？梢钥吹?，當(dāng)參加葡萄糖之后，相應(yīng)電流敏捷增長，并在短時間內(nèi)到達平衡。而參加大濃度抗壞血酸、尿酸以及l(fā)-半胱氨酸后，相應(yīng)電流值險些沒有產(chǎn)生改變。這是由于gd對葡萄糖的埋頭性催化以及nafin膜的選擇性，使制得的傳感器對葡萄糖具有精良的選擇性。圖4傳感器在25l/lpbs(ph7.4)含葡萄糖濃度51046.0103l/l的計時電流相應(yīng)曲線略fig.4aperetrirespnse

12、fbisensrin25l/lpbs(ph7.4)ntainingglusefr5104t6.0103l/l通氮氣飽和saturatedithn2；事情電位(ptential)：0.1v。圖5幾種滋擾物質(zhì)對葡萄糖測定的影響略fig.5effetfpssibleinterferentsinglusebisensrsa0.1l/l葡萄糖luse；b0.2l/l抗壞血酸srbiaid；0.2l/l尿酸riaid；d0.2l/ll-半胱氨酸l-ysteine；e0.01l/l葡萄糖luse。3.5傳感器的重現(xiàn)性和不變性在葡萄糖溶液濃度為0.1l/l時，重復(fù)測定10次，相對尺度缺點為2.8%。實行后將傳感器于4下懸于pbs溶液中保存，每隔7d舉行檢測，28d后其相應(yīng)信號為初始信號的84.6%，表白此傳感用具有較好的不變性。這重要是由于碳納米粒子具有精良的生物相容性，所制得的nafin/碳納米粒子復(fù)合膜能將gd安穩(wěn)地結(jié)實在電極外貌，并保持其精良的生物活性。表1生物傳感器對小鼠血液中葡萄糖濃度測試效果略table1analytiresultsfglusenentratininratseruusingbisensr3.現(xiàn)實樣品測試用傳感器對小鼠血清中的葡萄糖舉行檢測(見表1)，接納率在98.6%10