脱抗原牛角胎骨移植家兔后的特异性免疫反应

目的 研究脱抗原水牛角胎移植后的免疫排斥反应和成骨效应。方法 以日本大耳白兔为动物模型，分别植入经30% H_2O_2、0.6 mol/L HCl脱抗原脱钙，30% H_2O_2脱抗原不脱钙2种温和方法处理的水牛角胎至兔左侧肢骨缺损处。体外检测外周血特异性T淋巴细胞转化率和ELISA检测血清特异性抗角胎IgG抗体。结果 脱抗原脱钙处理显著地降低了角胎的抗原性，与对照相比，未见受体对移植物产生显著的特异性细胞和体液免疫反应（P > 0.05），尤其是脱抗原不脱钙角胎效果更佳。两者成骨效果均良好。结论 脱抗原角胎是一种免疫原性低、成骨效果好、来源方便的骨移植材料。

几种草酸铁络合物体系光降解酞酸酯比较研究

文章在比较研究了几种草酸铁络合物体系对两种酞酸酯 DBP 和 DEHP 的光催化降解情况。结果表明：草酸铁络合物和草酸铁络合 物／H_2O_2体系在遮光条件下对 DBP 和 DEHP 没有降解作用。在中性 pH 值条件下，DBP 和 DEHP 在几种反应体系中的降解速率依次为：UV/草 酸铁络合物/H_2O_2＞UV/H_2O_2＞UV/草酸铁络合物＞UV＞太阳光/草酸铁络合物。UV 与草酸铁络合物对 DBP 和 DEHP 光降解的协同作用不 强，增强因子 f 分别为1． 20和1． 07。UV、草酸铁络

高浓度铬对凤眼莲的伤害及膜脂过氧化作用的影响

为了初步探讨在高浓度重金属胁迫下凤眼莲(Eichhornia crassipes)的生理变化,通过急性实验法从活性氧伤害角度探讨铬伤害凤眼莲的机理.结果表明,在高浓度(50ppm)铬污染下,凤眼莲叶片中SOD和CAT活性以及叶绿索α的含量明显下降,组织电解质外渗率和MDA含量明显升高,与对照值之间的差异达显著水平(P<0.05);叶片中H_2O_2含量无明显变化.

综合生物塘水体过氧化氢酶的活性、组成及其与过氧化氢的关系

<正> 在我国,关于水体酶学的研究尚未见诸报道。本文讨论了湖北黄州综合生物塘不同净化功能单元中过氧化氢酶(CAT)的组成(即未处理水样和通过孔径为3.0μ的滤膜的过滤水样各自所表现的活性)、CAT活性的变化趋势及其与底物(H_2O_2)浓度的关系。

杂多化合物的氧化还原性质、自组装和应用

1．利用电化学和现场紫外-可见-近红外光谱电化学的方法，系统研究了一系列过渡金属取代杂多化合物ZnW_(11)M(M = Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn)的电化学行为。所有的这些化合物都在相近的电位处表现出四对连续的基于W中心的氧化还原反应。研究表明，ZnW_(11)M中基于W中心的氧化还原反应可能反映了它那个未知的缺位阴离子ZnW_(11)的氧化还原反应。此外，电活性过渡会属取代杂多化合物ZnW_(11)M(M = Cu，Fe，Mn)还表现了过渡金属M的氧化还原反应。例如：ZnW_(11)Cu~(11)表现出Cu的沉积和溶出，ZnW_(11)Fe~(III)在正电位处有一特殊的源于Fe的氧化还原反应，ZnW_(11)Mn则发生一个氧化反应和两个还原反应。根据实验结果我们提出了一些基本的反应机理。选取HNO_2为底物考察了这一系列过渡金属取代杂多化合物的电催化性能。通过比较电催化还原电流的大小，我们可以定性地排出这一系列过渡金属取代杂多化合物对HNO_2还原反应的电催化性能的顺序（由高到低）：ZnW_(11)Cu > ZnW_(11)Co > ZnW_(11)Cr和ZnW_(11)Fe > ZnW_(11)Zn、ZnW_(11)Mn和ZnW_(11)Ni。这一系列过渡金属取代杂多化合物的电催化性能的差别，可能主要是来自于它们分子结构中所取代的过渡金属元素的影响。实验证明ZnW_(11)M对HNO_2还原反应的电催化过程中产生NO气体。2．采用末端带有电荷的烷基硫醇首先自组装在金电极表面形成前体膜，在此前体膜上成功地沉积出杂多阴离子和一种阳离子聚合物的多层膜。利用多种技术对这种多层膜进行了表征，包括紫外可见光谱法、X射线光电子能谱法、反射-吸收红外光谱法、电化学石英晶体微天平法等。而且我们把这种修饰方法推广应用于不同结构类型、不同组成的杂多阴离子和同多阴离子中去，制备了它们的多层膜。利用原位EQCM技术研究了杂多酸分子的吸附动力学行为及电化学反应过程中的离子传输特性。实验结果表明，在修饰膜的电化学反应过程中，HSO_4~-离子的迁移在膜的电荷补偿中是必不可少的。修正并发展了依据原位EQCM技术考察迁移物种特性的方法，并基于此详细分析了HPA分子在各种修饰条件下电化学反应中正常及反常的频率响应及离子迁移行为。3．首次开发出来一种新颖的多层膜成膜方法-电化学生长法，并应用于制备含杂多化合物的多层膜中。通过多种技术表征，证明了电化学生长法比文献中通用的浸泡法更优越，可以在含有支持电解质的溶液里成膜而没有其它离子竞争吸附的缺点，制备出的自组装多层膜生长更均匀、超薄且功能良好。电化学生长法可望在制备其它种类的多层膜中会有广泛的应用。同时，我们也比较了这两种多层膜对于底物BrO_3~-和HNO_2还原反应的电催化作用。特别地，我们详细考察了多层膜厚度和最外层种类对电催化反应的影响。我们发现电催化性能随着多层膜层数（厚度）的增加而增长，这意味着我们可以通过调节多层膜的层数来达到最有效的催化性能，这一点是多层膜修饰电极优越于其它类型修饰电极最突出的优点之一。此外，我们还发现QPVP-Os最外层对催化反应有着一定的阻碍作用。这些影响作用可以从多层膜中电催化剂沉积量的多少和QPVP-Os最外层的屏蔽作用得以解释。4．尽管SiW_(l2)O_(40)~(4-)不能直接吸附在裸金电极的表面形成单层膜，我们成功地在预先自组装有半胱氨的金电极上制备出来了SiW_(12)O_(40)~(4-)单层膜。但是，这种SiW_(12)O_(40)~(4-)单层膜化学修饰电极的稳定性较差。基于同阳离子聚合物QPVP-Os的静电相互作用，我们成功地制备了均匀的SiW_(l2)O_(40)~(4-)多层膜。SiW_(l2)O_(40)~(4-)多层膜CMEs对BrO_3~-，H_2O_2和HNO_2的还原表现出显著的催化效应。对HNO，还原的催化效应随着层数由l到3的增加而增强，而这种催化效应的增强却随着层数由3到7而趋于平缓。由于多层膜结构是建立在同QPVP-Os的强烈的静电作用上的，因此SiW_(12)O_(40)~(4-)多层膜CMEs比单层膜CMEs有更好的稳定性。我们主要利用电化学方法（循环伏安法，CV）、紫外可见光谱法(UV-vis)、X-射线光电子能谱法(XPS)、X-射线反射法(XR)和电化学交流阻抗法(EIS)，对这种杂多阴离子自组装多层膜的成膜过程、多层膜结构和组成进行了进一步地表征。5．通过氨阳离子自由基修饰方法，把4-氨基苯甲酸修饰到玻碳电极表面。研究了该单层膜对多种电活性分子的影响，膜的阻滞行为主要是由于静电相互作用所导致的。利用循环伏安和电化学交流阻抗法考察了4-氨基苯甲酸修饰电极对不同酸度条件下铁氰化钾的电子传递情况，并测得了它的表面pKa值大约为3.1。以修饰在玻碳电极表面的4-氨基苯甲酸单层膜为前体膜，成功地静电沉积了阳离 子聚合物QPVP-Os和多种杂多化合物组成的多层膜。采用循环伏安法详细研究了这种杂多化合物单层膜和多层膜的电化学行为，并且考察了这种复合膜对三种底物BrO_3~-,HNO_2及H_2O_2的还原反应的电催化性能。6．类似地，在4-氨基苯甲酸修饰的玻碳电极表面上，我们也成功地制备了SiW_(12)的多层膜。循环伏安、X-射线光电子能谱和X-射线反射的实验结果证明多层膜的生长非常均匀而且稳定。X-射线反射实验测定了多层膜中每个SiW_(12)/QPVP-Os双层的平均厚度为30.3A。这种复合膜对Br0_3~-，HNO_2和H_2O_2还原有明显的催化活性，并且在较大的浓度范围内催化电流与浓度具有良好的线性关系。更有意义的是，随着SiW_(12)多层膜层数的增加（固定在多层膜中催化剂量的增加），多层膜的催化能力具较大程度地提高。因此，我们可以通过合理地控制多层膜的厚度来改善其催化活性及分析测定的灵敏度，从而达到最佳的催化效能和优化出最适宜的实验条件。由于电极的稳定性较好，期望可以实际用于Br0_3~-，HNO_2和H_20_2的检测。7．采用电化学生长方法在4-氨基硫酚自组装膜修饰的金电极上，制备了包含杂多阴离子（SiMo_(11)VO_(40)~(5-)和Pr(SiMo_7W_4)O_(40)~(5-)）和阳离子聚合物PDDA的多层膜修饰电极。用循环伏安法研究了多层膜修饰电极的电化学行为。在多层膜生长过程中，我们发现Mo的第三个氧化还原峰随多层膜层数的增加显著增长，而前两个氧化还原峰增长缓慢甚至不增长，这可能是由于PDDA对Mo的前两个还原峰有一定的阻碍作用所导致的。多层膜修饰电极的峰电位随pH的增加而线性负移，表明有氢离子参与到杂多阴离子的氧化还原反应中。多层膜修饰电极对BrO_3~-和HNO_2的还原反应有良好的电催化作用，Mo的第三个还原峰峰电流与BrO_3~-的浓度都有良好的线性关系，并且催化电流随着多层膜层数的增加而增长。8．我们考察了首先通过静电沉积技术（离子键组装）成膜，然后经过后续光化学反应来制备一类含聚苯胺的基于共价键结合的多层膜。通过紫外光的辐照，膜的交联结构可由离子键型转变为共价键型。溶剂刻蚀的结果表明此种共价键合多层膜有更好的稳定性。电化学实验表明，以此种方式组装在多层膜中的聚苯胺仍保留了其电化学性质。

低分子量聚苯胺及苯胺低聚体的合成与表征

对导电聚苯胺研究的深入，它的一些潜在的应用正在逐步实现。这些应用使对聚苯胺需求正在逐年增加，要求聚苯胺的合成工艺进一步得到改善和提高。本论文以此为目的找到了适合工业化生产的合成路线，并对由该方法合成的聚苯胺和常规合成的聚苯胺进行对比研究。在此基础上开展了苯胺低聚体的合成与表征工作。1．采用H_2O_2-Fe~(2+)催化氧化体系合成了聚苯胺。经过优化的反应条件：◇ 以Fe~(2+)或Fe~(3+)为催化剂，其用量为单体的1/500(摩尔比)：◇ 初始反应在冰浴中(温度为0℃)进行，随着反应的进行温度逐渐升至室温；共计反应24小时；◇ 体系中酸浓度控制在1 mol/L左右；单体浓度介于0.5-1.0mol/L；◇ 氧化剂摩尔用量为单体的1-1.5倍。在这一反应条件下制得的聚苯胺，产率可达到70%，电导率在10°S/cm(HCl掺杂，粉末压片测电导)。该材料具有低分子量(2000-10000)、高溶解性(NMP，DMF，DMSO)，低凝胶化等特点，对比研究了由该方法合成聚苯胺和利用(NH_4)_2S_O_8合成聚苯胺的光谱特征，结晶性和热稳定性。2．用开路电位和现场紫外的方法跟踪H_2O_2-Fe~(2+)体系苯胺的聚合过程，发现H_2O_2-Fe~(2+)体系与(NH_4)_2S_2O_8体系相比，苯胺的聚合过程存在一定的不同之处。如在该体系中不存在诱导期；氧化剂分解速度慢，聚合时间较长；氧化电位低，在反应过程中聚合物链趋向于中间氧化态：但是活性链的末端需处于高氧化态才能完成链增长过程。整个反应过程中放热不明显。根据实验结果给出H_2O_2-Fe~(2+)体系苯胺的聚合机理。3．利用化学氧化缩合和电化学方法合成了苯/胺封端的四聚体，对两种方法合成的苯胺四聚体进行光谱表征，证明了苯胺四聚体的结构。通过研究苯胺四聚体的~1H NMR，证明在中间氧化态的苯胺四聚体中存在三种位置异构体，异构体相对含量随溶剂的不同而不同。进一步研究~(13)C NMR，证明中间氧化态的苯胺四聚体结构中含有顺反异构体。这些异构体的存在使得四聚体的~(13)CNMR变得十分复杂，本论文尝试对中间氧化态的苯胺四聚体的~(13)C NMR进行季碳峰的归属。4．合成了还原态和氧化态苯封端二聚体、三聚体和四聚体。通过FTIR、UV-Vis和NMR表征了还原态和氧化态的苯封端低聚体，并对谱峰进行归属。氧化态低聚体分子在溶液中的构象影响紫外光谱可见区的吸收带。5．对掺杂态低聚体进行了UV-Vis和NMR谱的研究，UV-Vis光谱表明苯胺低聚体和聚苯胺掺杂过程具有相似的电荷转移方式和结构变化。而四聚体更具有代表性。NMR结果表明苯胺低聚体掺杂后主链上的电荷重新分布，环上的H原子上的电子被C原子吸引，电荷密度降低，在~1H NMR中谱峰向低场移动。C原子的谱峰也相应发生变化，醌环上电荷密度增加，全部C原子的峰向高场移动，与醌环相邻苯环受其影响季碳峰移向高场，非季碳峰移向低场。更远处的苯环也受到影响，但影响不大。这些变化表明苯胺低聚体的掺杂符合“BQ四环变体模型”。由此对“BQ四环变体模型”提供了新的证据。

支撑膜上通道行为和电催化的研究

支撑膜作为新兴的生物膜模拟体系备受关注，本文在支撑膜上研究了短杆菌肽离子通道的通道行为，并对微过氧化物酶—11（MP-11）的电化学及电催化性质进行了研究，主要结果如下：1. 首次报道了支撑磷脂膜上杆菌肽离子通道电流和电极度电位之间有很好的线性关系。2. 首次在有机相中，用电化学方法研究十八烷基硫醇在金电极上沉积成膜的过程，并推导出硫醇分子在金电极度表面沉积速度的表达式。3. 首次在硫醇自组装单层膜上观察到短杆菌肽的通道行为及通道电流对阳离子浓度和电极度电位的响应，提出了相应的理论，并在实验中得到验证。4. 详细考察了MP-11在不同表面状况的银电极度上的电化学行为。5. 拉曼光谱结果表明，当MP-11从溶液吸附到粗糙化银电极度表面时，会部分地由低自旋、六配位转变成高自旋、五配位的状态；吸附在粗糙化银电极表面的MP-11分子会由于还原全部由六配位转变成五配位，这个过程不可逆。据此发展出一种电化学制备五配位MP-11的方法。6. 首次发现吸附在粗糙化银电极度表面的MP-11分子的光诱导还原现象。7. 测定和比较了O_2和H_2O_2在MP-11 + Nafion/GC电极度上电催化还原反应的一些动力学参数。发现O_2在修饰电极度上经历了四电子还原，且还原过程与溶液的pH值有关。

模拟生物膜的电化学研究

本文简要评述了生物膜领域的发展过程及研究现状，介绍了关于生物膜的一些基本性质和理论。采用电化学方法对支撑双层磷脂膜（s-BLM）、杂化双层磷脂膜（HBM）、磷脂浇铸膜（Cast lipid film）等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要如果如下：1. 在玻碳（GC）电极表面制备了磷脂浇铸膜，并以此膜为生物膜的模型研究了多巴胺对NADH的催化氧化。多巴胺是通过将电极浸在多巴胺溶液中约10个小时，从而固定的磷脂膜内的。在pH = 7.0的磷酸缓冲溶液中获得了膜内多巴胺对NADH的催化氧化行为，发现氧化电流随着扫描圈数的增加而逐渐增大，并最终到达一个稳态，这是一个比较新的现象。同时，与NADH的裸玻碳电极上的电化学行为相比，其氧化过电位降低了约130 mV，2 × 10~（-3）mol/L的NADH的扩散系数为6.7 × 10~（-6）cm~2/s。2. 开发了一种基于磷脂浇铸膜的葡萄糖生物传感器。磷脂膜可以在电极表面提供一种理想的生物环境，而且能够有效地抑制一些亲水性的电活性物质到达电极表面，从而降低了它们的干扰作用。TTF被用作电子转移媒介体是因为它可以有效地转移电子，并且可心牢固地固定在磷脂膜中。工作电位、pH值对传感器的影响均做了测试。该传感器的响应时间小于20秒，线性范围从0.2 mmol/L到10 mmol/L，最低检测限为2×10~（-5） mol/L，同时，该传感器也显示出良好的重现性及稳定性。3. 选择玻碳电极作为固体基底，在其表面上制备出磷脂膜。通过电化学阻抗测试，证明了电极表面的磷脂膜为双层膜。将辣根过氧化物酶（HRP）固定在这种支撑双层磷脂膜（ s-BLM）中，并以此开发出一种不需要媒介体的H_2O_2生物传感器。该传感器显示了良好的电化学中央委员应、稳定性及重现性，这主要是因为s-BLM的存在。作为一种模拟生物膜，s-BLM可以为保持酶分子的天然活性提供一个理想的环境，因此，s-BLM将非常适合于固定酶分子，从而开发以玻碳电极为基底的不需要媒介体的生物传感器。4. 以玻碳电极作为基底，在玻碳电极上制备出支撑磷脂膜，并借助电化学阻抗手段证明了这种磷脂膜是比层膜。研究了这种支撑磷脂膜内的离子通道行为，以高氯酸根离子作为通道激发物以及吡啶钌作为标记离子，当膜内的通道打开时，产生明显的通道电流，然而没有高氯酸根存在时，通道又处于关闭状态。5. 成功地制备出由金电极表面上的半胱胺单层支撑的C_(60)-磷脂杂化膜。将血红蛋白（Hb）固定在膜内，并研究了Hb的电化学行为。C_(60)作为一种良好的电子媒介体，使得Hb在这种C_(60)-磷脂杂化膜内的电子转移变得较为容易。

含硒抗体酶及酶法合成~（13）C尿苷二磷酸葡萄糖

胞质谷胱甘肽过氧化物酶（cGPX）是生物体内重要的抗氧化含硒酶，在保护机体免受活性氧损伤方面起着重要作用，因此利用抗体酶技术进行cGPX的人工模拟具有重要意义。本文在疏水腔修饰法指导下，设计合成了两种新的具有GSH特征的半抗原Hp4和Hp5。通过单克隆抗体及化学诱变技术制备得到三种针对半抗原Hp4的含硒抗体酶和两种针对Hp5 特异的含硒抗体酶。其中SeHB5(1867 U/μmol)和SeIA7（3567U/μmol）活力达到和天然酶同一数量级，进一步验证了疏水腔修饰法。本文还对含硒抗体酶SeHB5和SeIA7的酶学性质进行了系统的研究。生物活性实验表明含硒抗体酶对不同浓度H_2O_2损伤的小鼠心肌细胞均有一定程度的保护作用。本文同时报道了三种硒代β-环糊精作为cGPX模拟物的活力，其中6,6'-(O-亚苯基）二硒基桥联-β-环糊精二聚体的活力超过目前被认为最理想的补硒试剂Ebselen。~（13）C标记UDPG在利用核磁手段发现新的UDPG依赖糖基转移酶和检测新的糖基化合物，确定糖基间连接方式，合成同位素标记寡糖和多糖等方面具有广阔的应用前景。本文首次从植物培养细胞Rauvolfia serpentina经四步纯化得到具有一定纯度的UDPG焦磷酸化酶，并应用该酶建立了经济，简便，高产率的从葡萄糖出发，酶法大量合成UDPG的方法。利用该方法首次合成得到0.5克级的UDP-[4-~（13）C]-glucose，产率高达～70%。在NMR谱学方面确定了UDPG中葡萄糖基上4位C的归属，从而纠正了文献中关于UDPG核磁谱归属中的部分错误。

人源化抗体酶GPX的性质研究及硒化位点的测定

谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）是生物体内抗氧化应激酶系的重要成员，是一种含硒酶，它通过消除过氧化氢 （H_2O_2）和有机氢过氧化物（ROOH），保护机体免受活性的损伤或减少活笥氧对机伤程度。GPX的缺乏与多种疾病有关。天然GPX来源极其有限，因此研制具 GPX活力的人源抗体酶并且对其性质的研究对在临床上应用GPX治疗与其缺乏相关的疾病有重要意义。我们在本小组已从噬菌体展示的人单链抗体库中筛选得到了对S-2，4-二硝基苯基取代的谷胱甘肽二丁酯（Hp3）特异的单链抗体3B10并对之高效表达的基础上，进行了细菌培养 、包含体提取、蛋白体的变性与复性，纯化。并经过蛋白电泳和ELISA分析，证明所得的纯化后的蛋白为所需的半抗原特异的人单链抗体。并用化学修饰法把GPX的催化基团硒代半胱氨酸（Sec）组装到已复性、纯化的单链抗体3B10中，获得了具有GPX活力为75.4U/μmol的人源含硒抗体酶Sec-3B10。通过酶学性质的测定可知抗体酶在pH值为8.0、温度为37 ℃时生物活性最高。通过动力学性质的研究证明含硒抗体酶GPX的催化机制与天然GPX一样，符合Ping-Pong机制。光谱性质的研究可推知硒化位点位于蛋白的可变区CDR3区，在经过酶切，通过质谱测定后，比较硒化与未硒化的氨基酸片段的质量差可证实硒化位点位于蛋白的可变区CDR3。为鉴定经化学修饰法硒化的位置提供了一种手段。

人源抗体酶GPX的可溶性表达及生物活性研究

谷胱甘肽过氧化物酶 (Glutathione Peroxidase, GPX)，是生物体内抗氧化应激酶系的重要成员，它可以清除脂质氢过氧化物（ROOH）及过氧化氢 (H_2O_2)，保护机体免受活性氧的损伤或减少活性氧对机体的损伤程度。为了解决鼠源抗体酶GPX应用于人体时会诱发人抗鼠反应 (Human Anti-Mouse Antibody)这一问题，我们实验室从人单链抗体库中筛选了特异的抗体，经化学修饰后得到了具有GPX活性的抗体酶。本文在此工作的基础上，对己筛选出的人单链抗体基因进行了可溶性表达，并用化学修饰的方法进行硒化，得到了GPX活力为80U/μmol的抗体酶。根据优化的表达条件，直接得到了具有天然结构的抗体蛋白，省去了原来的包含体表达中的变性、复性步骤。且所得的抗体为融合蛋白，在蛋白的末端接有6个连续的组氨酸，因此用Ni-NTA亲和层析柱对其进行了一步纯化，即得到了纯抗体蛋白。从而大大的简化了抗体酶的制备过程。本论文还对抗体酶的生物活性进行了研究。采用H_2O_2/Fe~(2+) 自由基发生系统，分别以线粒体的膨胀度、乙二醛生成量和自由基含量为不同的损伤指标进行测量，研究了抗体酶对自由基损伤的牛心线粒体的保护作用。实验结果表明，硒化后的抗体酶具有较强的保护作用。

模拟生物膜的电化学研究

本文简要评述了生物膜领域的发展过程及研究现状，介绍了关于生物膜的一些基本性质和理论。采用电化学、光谱学以及扫描探针显微镜等方法对支撑双层磷脂膜、磷脂浇铸膜和泡囊等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要结果如下：1．将磷脂与芦丁的混合物滴于玻碳电极表面制备出了嵌有芦丁的磷脂浇铸膜，并以此膜为模拟生物膜的模型研究芦丁在磷脂膜内的电化学行为，以及芦丁对还原型辅酶烟酞胺腺漂吟二核昔酸（NADH）的催化氧化。芦丁与磷脂膜牢固地结合，在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，嵌在磷脂膜内的芦丁显示了准可逆电化学行为，也显示出很好催化氧化NADH的能力，使氧化电流明显增大。同时，与5*10~(-3)mol／L的NADH在裸玻碳电极上的电化学行为相比，其氧化过电位降低了约220 mV。2．在玻碳电极表面制备了嵌有芦丁的磷脂浇铸膜，嵌在磷脂膜内的芦丁显示了准可逆电化学行为。利用这种浇铸膜作为模拟生物膜的模型研究了芦丁对抗坏血酸的催化氧化，磷脂膜一方面与芦丁牢固结合，另一方面为芦丁催化抗坏血酸的氧化提供了理想的生物环境，在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，芦丁能有效地催化氧化抗坏血酸，使抗坏血酸的氧化过电位与裸玻碳电极上的电化学行为相比降低了约100 mV。该修饰磷脂膜和芦丁的玻碳电极对抗坏血酸的测定线性范围为2*10~(-4) mol／L-1.4*10~(-3) mol／L。3．将含有四硫富瓦烯（TTF）和黄嘿吟氧化酶的二甲基二（十二烷基）澳化钱（D DAB）泡囊滴于热解石墨电极表面，制备出一种基于磷脂浇铸膜的黄嘿吟生物传感器。TTF由于其可以有效地转移电子而被选作为电子媒介体，用安培检测的方法研究了工作电位、pH值对黄嘿吟传感器的影响。该传感器的响应时间小于10秒，其检测黄嘿吟线性范围从4*10~(-7)mol／L到2.4*l0~(-6)mol／L，最低检测限为3.2*10~(-7) mol/L。4；将辣根过氧化物酶（HRP）固定在修饰于玻碳电极表面的DDAB浇铸膜内，获得了IIR卫的直接电化学，并以此开发出一种不需媒介体的还02传感器，该传感器对H_2O_2的响应时间约5s，其检测姚。2线性范围从l*10~(-3) mol／L到4*10~(-3)mol／L，同时该传感器也显示出良好的重现性及稳定性。5，利用循环伏安的方法研究了HRP分子在双肉豆范磷脂酰胆碱（DMPC）磷脂膜内的电化学行为，并获得了一对氧化还原峰，说明了DMPC磷脂膜促进了HRP分子的电子传递，同时HRP分子仍保持对H_2O_2的催化生物活J险。UV一vis和CD的检测结果说明HRP分子在与磷脂膜相互作用后，其二级结构没有改变，而三级结构变得松散，这种三级结构的松散可能是使HRP分子的活性基团有所暴露，使得电子传递更容易。AFM实验同样也显示了HRP分子与DMPC磷脂膜间的强烈作用。

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。

高稳定生物传感器的研究与开发

由于生物传感器在临床、环境、食品等领域具有广阔的应用前景，近年来发展迅速。本论文以“十五”国家科技攻关重大项目《科学仪器研制与开发》的子课题《有机-无机杂化材料膜BOD生物传感器及BOD快速测定仪的研制与开发》为契机，进行了高稳定的BOD生物传感器的研究与开发；将自组装技术和纳米技术相结合，探索了一种制备性能稳定的酶生物传感器的新方法。主要结果如下：目前水污染经常必测的水质监测指标之一的生化需氧量（BOD）存在着测量时间长、不能及时反映水质变化、不能有效地进行信息反馈等缺点，为了解决这些问题，展开了快速、稳定的BOD生物传感器方面的研究：通过对微生物进行筛选，选择性能稳定的、对有机物降解能力强的微生物制备微生物膜；通过对各种固定化材料的比较，筛选出以硅的溶胶掺杂聚乙烯醇接枝聚乙烯毗睫的有机-无机杂化材料固定微生物制备微生物膜，该新型有机-无机掺杂材料不仅有效地防止了薄膜的开裂，而且由于其含有大量的轻基而具有良好的生物相容性。选择适当的溶液作标准溶液，能够改进生物传感器法与传统的五天法结果的一致性，可以进一步拓宽BOD生物传感器的应用范围。所研制的BOD生物传感器能在10 min左右测定BoD含量，稳定性和重现性良好；用于实际样品的测走，所得结果与标准稀释法一致；该传感器保存12个月经活化后至少具有80％以上的活性，可连续使用90天以上。通过对流路系统、恒温系统等的研究，与江苏江分电分析仪器厂的研究人员一起制备了XSF-1型在线BOD监测仪样机三台，并顺利通过了中国科学院院级鉴定。首先将金电极或玻碳电极表面功能化，再依次组装金纳米粒子和酶，制得性能稳定的生物传感器。这样制备的HRP生物传感器，实现了HRP的直接电化学，对H_2O_2还原具有很高的催化活性，响应速度快（＜2.5s）、灵敏度高、重现性好，并且具有长期稳定性。由此提供了一种组装金纳米粒子固定生物大分子的方法，由于金纳米粒子与生物大分子之间有较强的相互作用，酶或蛋白质能被牢固地固定在电极表面，而且金纳米粒子能够促进电子转移，从而有助于实现酶或蛋白质的直接电化学；该方法可多层组装金纳米粒子，从而增加酶载量；此外，该传感器也可与产物含过氧化氢的氧化还原酶联用制备双酶或多酶生物传感器。

普鲁士兰及其混合价态类似物薄膜修饰电极研究

普鲁士兰（PB）是由高自旋Fe~(3+/2+)和与CN基配位的低自旋Fe~(III/II)组成的难溶盐，化学式为Fe_4~(3+)[Fe~(II)(CN)_6]_3或KFe~(3+)Fe~(II)(CN)_6。其中的Fe~(3+/2+)及Fe~(III/II)均可被其他过渡金属取代，形成与PB结构类似的形如M'M"(CN)_6~((n_1+n_2-6)+)（其中n_1，n_2分别为过渡金属元素M'和M"所带电荷数）的混合价六氰化物或相应的碱金属(M~+)复盐，M_x~+M'[M"(CN)_6]_y，统称为PB类似物。PB及其混合价态类似物薄膜修饰电极最显著的特征是其电色效应，即在电位扫描或电位阶跃作用下，经过电化学氧化还原呈现不同的颜色，可期望用于显示器件。PB薄膜修饰电极在KCl溶液中进行循环伏安（CV）扫描时呈现面对氧化还原峰，其峰电位(E_m=1/2(E_(pa)+E_(pc)))分别为0.20及0.90V(V_s. SCE，除特别注明外，以下电位值均相对于SCE而言），分别相应于高自旋Fe~(3+/2+)及低自旋Fe~(III/II)的氧化还原。电位（E）小于0.2V时呈现白色，0.2V0.9V时呈现绿色。文献报道的PB薄膜修饰电极在KCl溶液中可稳定地经历0.6V--0.2V之间的CV扫描，但在经历电位正达1.0V的扫描时很不稳定，最多不超过20周薄膜就损环。关于PB薄膜电化学氧化还原过程中涉及的平衡离子的在种类因而电化学反应方程式的写法，不同研究者观点不同，又都缺乏可靠的实验依据；对电积于基体电极上的PB薄膜的晶体结构缺乏直接的实验证据，有关数据均引自早期对PB化合物本体的测定结果。本文用电化学方法在Pt和玻璃碳基体上制备出更稳定的PB薄膜修饰电极，除可稳定地经历0.6V--0.2V内的CV扫描外，并可经历0.6V-1.1V之间连续一千周以上电位扫描；提出了PB薄膜电化学氧化还原过程中电子转移的多层模型；系统地研究了制备条件、薄膜厚度及支持电解质溶液PH值对电极伏安行为的影响；通过红外光谱（IR)及x-射线衍射法的表面表征证实了电积法牢固接着在电极表面的兰色电活性薄膜确实为PB；x－射线衍射实验直接确定了电积PB薄膜的晶体结构为面心立方结构，晶胞常数为10.2A。基于所制备PB薄膜修饰电极在较宽电位范围内经历电氧化时稳定性的提高，研究了多种支持电解质阳离子和阴离子对PB薄膜电化学行为的影响，表明PB薄膜在电化学氧化还原过程中只伴随有阳离子的穿透，与共存阴离子无关；阳离子中除K~+、NH_4~+、C_s~+外，Na~+离子也可穿透薄膜。相应的电化学反应为：PB薄膜还原KFe~(3+)Fe~(II)(CN)_6+e~-+K~+<->K_2Fe~(2+)Fe~(II)(CN)_6PB薄膜氧化KFe~(3+)Fe~(II)(CN)_6-xe~--xK~+<->[Fe~(3+)Fe~(III)(CN)_6]_x[KFe~(3+)Fe~(II)(CN)_6]_(1-x)其中01.06V(Vs. Ag/Ag~+)时呈兰色，相应的电化学反应为：0.90V处的峰MV~(3+)Fe~(II)(CN)_6+H_2O+M~+<->M_2VO~(2+)Fe~(II)(CN)_6+e~-+2H~+0.98V处的峰M_2VO~(2+)Fe~(II)(CN)_6+H_2O<->M_2(VO_2H)~+Fe~(III)(CN)_6+e~-+H~+1.06V处的峰M_2(VO_2H)~+Fe~(III)(CN)_6<->M_2(VO_2)~+FE~(III)(CN)_6+e~-+H~+总反应MV~(3+)Fe~(II)(CN)_6+2H_2O+M~+<->M_2(VO_2)~+Fe~(III)(CN)_6+3e~-+4H~+（其中M~+为支持电解质金属阳离子）。薄膜在CV扫描过程中极为稳定，10~3周扫描后峰电流仅有很小减低。与PB薄膜修饰电极类似，氧化还原过程与阴离子无关，不同点在于除金属阳离子外过程中还涉及H~+离子的穿透以维持电中性，而且此薄膜修饰电极在Li~+离子溶液中同样极为稳定。本文用计时电位法对PB薄膜修饰电极及六氰亚铁钒薄膜修饰电极进行了研究，测得电子在两种薄膜中的表现扩散系数分别为2.2*10~(-10)cm~2·S~(-1)及1.3*10~(-9)cm~2·S~(-1)。本文还制备及研究了六氰亚铁铜薄膜修饰电极，研究了该修饰电极及PB薄膜修饰电极对抗坏血酸氧化及H_2O_2还原的电催化效应。