新型溶胶-凝胶电化学生物传感器的制备

发展电化学生物传感器是化学传感器研究的一个重要领域，也是人们一直感兴趣的一个研究方向。而且人们一直在探求，在生物传感器的制备过程中将生物活性分子和电子媒介体有效地固定于电极基质材料中的新型固定化方法。溶胶-凝胶材料所具有的诸多特性，如可低温包埋、孔径可控性、不溶胀性、化学惰性、物理刚性、光透性、易于制备以及良好的生物相容性，赋予了溶胶-凝胶过程有效地固定化各种敏感试剂的能力，基于溶胶-凝胶技术的各种传感器也随之蓬勃发展起来。在本论文的工作中，主要是通过利用新型溶胶-凝胶复合材料以及将溶胶-凝胶技术与其它固定化技术相结合，来制备各种新型电化学生物传感器。主要内容如下：1．首次将HRP和聚毗咯共同电沉积到二茂铁梭酸修饰的碳陶瓷电极表面，制备了过氧化氢生物传感器。实验结果表明，这种将表面修饰和碳陶瓷电极相结合的方法，能够有效地应用于各种生物传感器的制备。而且这种方法也为异相双酶生物传感器的制备提供了可能性。2．将含有葡萄糖氧化酶的聚毗咯薄膜修饰到含有HRP和媒介体的碳陶瓷电极表面，发展了一种新型双酶安培检测葡萄糖传感器。在这种传感器的异相双层结构中，各种酶均保持了良好的生物活性，而且所得传感器也具有良好的抗干扰能力以及对底物检测的高灵敏度。这种方法有望于将各种H_2O_2生成酶与HRP相结合，制备具有高选择性的其它生物传感器。3．以铱超微粉为导电介质，将其与溶胶-凝胶过程相结合，首次制备了新型铱陶瓷电极。溶胶一凝胶铱复合材料表现出了良好的催化活性，过氧化氢既可以在铱陶瓷电极上被电化学氧化，也可以在低电位下被电化学还原。并利用溶胶一凝胶铱复合材料进一步制备了第一代铱陶瓷葡萄糖生物传感器。由于H_2O_2检测过程中所需要的低工作电位，使得铱陶瓷酶电极具有对底物的高度选择性。4．利用双相还原法制备并表征了铱纳米粒子，并将纳米技术、自组装技术以及溶胶-凝胶技术相结合，制备了溶胶-凝胶铱复合电极。实验结果表明，琉基功能化烷氧基硅烷能够组装到金电极表面形成凝胶薄膜修饰电极，通过铱纳米粒子与凝胶薄膜中自由疏基间的吸附作用，铱纳米粒子能够被容易地固定到凝胶薄膜中。所制备的铱陶瓷电极同样表现出了对H_2O_2高度的灵敏度以及选择性。5．利用二氧化硅凝胶的自组装技术构建了甲苯胺蓝修饰电极，并用于电化学催化氧化NADH的测定。实验中，详细探讨了甲苯胺蓝在凝胶组装修饰电极中的电化学行为。结果表明，此类修饰电极的双层结构有效地防止了催化剂的渗漏以及NADH检测过程中由于吸附作用而造成的电极污染问题。