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基于納米材料修飾的生物E+E傳感器研究
隨著人民生活水平的提高，糖尿病已經(jīng)成為危害國(guó)人健康的主要病種之一，如何預(yù)防和治療糖尿病是一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。臨床上主要是根據(jù)病人血液中葡萄糖水平來(lái)確定病人是否患有糖尿病，因此快速、準(zhǔn)確測(cè)定葡萄糖濃度在臨床上具有極其重要的意義。另外，大量的研究已經(jīng)證實(shí)，β-葡聚糖可以改善末梢組織對(duì)胰島素的感受，降低對(duì)胰島素的要求，促進(jìn)葡萄糖恢復(fù)正常，對(duì)糖尿病有明顯的抑制和預(yù)防作用。因此市面上出現(xiàn)了大量針對(duì)糖尿病人的保健產(chǎn)品，其主要成分就是葡聚糖。衡量這些保健食品的優(yōu)劣，主要的標(biāo)準(zhǔn)就是葡聚糖的含量。

基于納米材料修飾的生物E+E傳感器研究
因此，高效、準(zhǔn)確測(cè)定葡聚糖的含量是研究的重點(diǎn)。目的：開發(fā)幾種導(dǎo)電性高、生物兼容性好、對(duì)酶親和力強(qiáng)的新型納米復(fù)合材料，利用該新型材料有效固定酶，構(gòu)筑穩(wěn)定性好、電化學(xué)響應(yīng)快、靈敏度高、重現(xiàn)性好的葡萄糖生物E+E傳感器和葡聚糖生物E+E傳感器。為葡萄糖和葡聚糖的快速檢測(cè)提供靈敏的科學(xué)方法，為同類其他生物E+E傳感器的構(gòu)建提供理論依據(jù)。方法：采用化學(xué)方法制備納米普魯士藍(lán)（nano-PB）和金納米粒子（AuNPs），混合后得到新型納米復(fù)合材料。利用該新型納米復(fù)合材料和生物兼容性良好的殼聚糖（CS）為載體，高效固定酶，構(gòu)建葡萄糖生物E+E傳感器。 實(shí)驗(yàn)中通過(guò)循環(huán)伏安法（CV）和電化學(xué)阻抗譜以及時(shí)間-電流曲線法研究了E+E傳感器的電化學(xué)特性，深入研究納米復(fù)合膜材料成分對(duì)E+E傳感器靈敏度的影響，并探討了該E+E傳感器的抗干擾性和臨床應(yīng)用。基于電沉積普魯士藍(lán)-殼聚糖/納米金-殼聚糖雜交膜的葡聚糖生物E+E傳感器。采用循環(huán)伏安法在電極表面組裝PB-CS膜。采用計(jì)時(shí)電流法在電極表面組裝AuNPs-CS膜。以生物兼容性良好的殼聚糖為載體，高效固定酶。 實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用掃描電鏡技術(shù)法對(duì)電極表面進(jìn)行表征，并采用時(shí)間-電流曲線法和CV法研究E+E傳感器對(duì)葡聚糖的電流響應(yīng)。探索了材料成分對(duì)E+E傳感器靈敏度的影響，并考察了E+E傳感器的選擇性和穩(wěn)定性，zui后檢測(cè)了該E+E傳感器的實(shí)際運(yùn)用。結(jié)果：基于普魯士藍(lán)/納米金復(fù)合材料修飾的葡萄糖生物E+E傳感器.E+E傳感器在葡萄糖濃度為0.01~1.0mmol·L~(-1)范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為2.0mmol·L~(-1)，表觀米氏常數(shù)為5.1mmol·L~(-1)，表明該納米修飾膜固定的酶與底物的親和力比較大，顯示了較高的催化活性。實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了納米修飾膜中添加的AuNPs可以提高E+E傳感器靈敏度；在酶膜外層覆蓋殼聚糖膜不僅可以維持酶的高活性、減少酶的滲漏，而且還可以阻止電活性干擾物的滲入。該E+E傳感器分析速度快、專一性強(qiáng)、靈敏度高，可用于糖尿病人血糖的測(cè)定。基于電沉積普魯士藍(lán)-殼聚糖/納米金-殼聚糖雜交膜的葡聚糖生物E+E傳感器 2.1實(shí)驗(yàn)中優(yōu)化了PB-CS、AuNPs-CS膜在電極表面組裝的*條件。PB-CS膜的沉積條件：K3[Fe(CN)6]與FeCl3的濃度均為0.05mmol·L~(-1)、CS的濃度為0.01%、pH為2、沉積圈數(shù)為10圈；AuNPs-CS膜的沉積條件：氯金酸和殼聚糖的濃度為0.01%和0.025%時(shí)在–0.2V的電位下沉積180s。在這兩種納米膜的沉積中添加的CS使得AuNPs、PB的穩(wěn)定性提高、分布更均勻。實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用時(shí)間-電流曲線法優(yōu)化出該E+E傳感器的*工作體系：葡聚糖酶的*濃度為20mg·mL~(-1)；*應(yīng)用電勢(shì)為0.0V；*測(cè)試底液的pH為7.0。利用時(shí)間-電流曲線法檢測(cè)出E+E傳感器在葡聚糖為0.00625~0.09375mmol·L~(-1)的范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，直線斜率為3.14μA·(mmol·L~(-1))，并由斜率計(jì)算得出靈敏度為100μA·(mmol·L~(-1))~(-1)·cm~(-2)，檢測(cè)限為0.00156mmol·L~(-1)。表明運(yùn)用電沉積技術(shù)制得的納米修飾膜比傳統(tǒng)的化學(xué)制備的納米修飾膜的催化活性高、對(duì)底物的親和力大。 2.4殼聚糖修飾膜展現(xiàn)了很好的抗干擾能力。而且該E+E傳感器儲(chǔ)存一個(gè)月，酶能保持80%活性。實(shí)際樣品檢測(cè)中，本方法和標(biāo)準(zhǔn)分光光度法做了對(duì)照，二者測(cè)定實(shí)際樣品的數(shù)值相關(guān)性良好。

基于納米材料修飾的生物E+E傳感器研究
結(jié)論：采用化學(xué)法和電沉積技術(shù)制備nano-PB/AuNPs/CS復(fù)合膜和PB-CS/AuNPs-CS復(fù)合膜，將酶固定于修飾電極表面上，制得新型葡萄糖E+E傳感器和葡聚糖E+E傳感器。AuNPs的引入大大提高了這兩種E+E傳感器的靈敏度，而PB不僅提高了E+E傳感器的靈敏度，而且使得這兩種E+E傳感器具有較低的工作電位（0.0V），提高了E+E傳感器的選擇性。葡萄糖E+E傳感器和葡聚糖E+E傳感器用于實(shí)際樣品的測(cè)定，取得了滿意的效果，并且其制備過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。