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噻吩导电聚噻吩衍生物共价固定不同氧化酶构建电化学生物传感器学术

收藏本文 2023-12-20 点赞:16464 浏览:63113 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:内容摘要:酶电化学生物传感器在临床医学、环境监测、生物制药、食品安全与生物发酵等方面都有着重要的运用,并具有便携性、特异性、灵敏性、低成本和容易实现实时检测与浅析等优点。近年来,通过制备高性能导电聚合物来构建酶活性高和稳定性好的酶电化学生物传感器是探讨的热点。含有羧基或羟基的聚噻吩衍生物是一类重要的导电聚合物,它们具有优良的电化学活性、环境稳定性以及可加工性,适宜于共价固定酶构建高稳定性的酶电化学生物传感器。然而,含有羧基或羟基的聚噻吩衍生物通常在有机溶剂中电化学聚合,这不利于酶电化学生物传感器中酶活性的保存。与传统有机溶剂相比,离子液体作为一类新型的环境友好的“绿色溶剂”具有优异的性能,不仅有益于制备高性能的导电聚合物,而且还可以保持酶的生物活性。本论文主要探讨了在离子液1-丁基-3-咪唑六氟磷酸盐(BmimPF6)中电化学制备的聚3-噻吩乙酸(PTAA)膜上分别共价固定了抗坏血酸氧化酶(AO)和谷氨酸氧化酶(GO)以而构建了PTAA/AO生物传感器和PTAA/GO生物传感器。另外,在离子液BmimPF6/水溶液中电化学制备的聚羟3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOTM)-多壁碳纳米管(MWCNTs)复合膜上共价固定了葡萄糖氧化酶(GOx),以而构建了PEDOTM-MWCNTs/GOx生物传感器。最后,我们对构建的生物传感器进行了电化学表征、参数优化和性能测试。具体内容如下:1在离子液BmimPF6中实现了3-噻吩乙酸(TAA)单体的电化学聚合,并对不同溶剂系统(乙腈和离子液BmimPF6)中制备的PTAA膜性能进行了比较探讨。探讨表明:在离子液BmimPF6中电化学制备的PTAA膜,降低了单体TAA的起始氧化电位,提升了聚合物的性能,增强了对酶的生物相容性。2把AO共价固定在离子液BmimPF6中制备的PTAA膜上构建了PTAA/AO生物传感器,并与AO共价固定在乙腈中制备的PTAA膜上构建的PTAA/AO生物传感器相比较。同基于乙腈中制备的PTAA膜作为模板构建的PTAA/AO生物传感器相比,基于BmimPF6中制备的PTAA膜作为模板构建的PTAA/AO生物传感器具有更短的响应时间、更宽的线性范围、更低的检测限、更好的酶活性和生物亲和力、更显著的灵敏度以及更好的操作和保存稳定性。3把GO共价固定在离子液BmimPF6中制备的PTAA膜上构建了PTAA/GO生物传感器,并对该生物传感器进行了电化学性能表征和参数优化。探讨结果表明:该生物传感器具有短的响应时间、宽的线性范围、低的检测限、好的酶活性和生物亲和力、显著的灵敏度以及好的操作和保存稳定性。4将MWCNTs和单体羟3,4-乙撑二氧噻吩(EDOTM)在BmimPF6/水溶液中电化学制备了PEDOTM-MWCNTs复合膜。探讨结果表明:将MWCNTs引入到PEDOTM膜中,不仅提升了聚合物的电子转移能力,而且改善了聚合物的机械性能。5把GOx共价固定在PEDOTM-MWCNTs复合膜上构建了PEDOTM-MWCNTs/GOx生物传感器。探讨结果表明:该生物传感器具有短的响应时间、宽的线性范围、低的检测限、好的酶活性和生物亲和力、显著的灵敏度以及好的操作和保存稳定性。关键词:氧化酶论文聚3-噻吩乙酸论文羟3论文4-乙撑二氧噻吩论文离子液论文生物传感器论文

    摘要6-8

    ABSTRACT8-10

    缩略词10-11

    1 文献综述11-19

    1.1 生物传感器定义和分类11

    1.2 酶电化学生物传感器及其探讨进展11-13

    1.2.1 定义和特点11-12

    1.2.2 进展历程12-13

    1.2.3 酶电化学生物传感器运用的主要不足13

    1.3 酶固定策略的选择13-14

    1.3.1 吸附法13-14

    1.3.2 包埋法14

    1.3.3 交联法14

    1.3.4 共价结合法14

    1.4 导电聚合物探讨近况14-17

    1.4.1 导电聚合物介绍14-15

    1.4.2 含羧基或羟基的聚噻吩衍生物的探讨进展15-16

    1.4.3 含羧基或羟基的聚噻吩衍生物的制备策略16-17

    1.5 离子液体17-18

    1.5.1 离子液体的定义和进展历程17

    1.5.2 离子液体的种类17

    1.5.3 离子液体的性质17-18

    1.6 论文工作的提出与主要内容18-19

    2 实验策略19-22

    2.1 试剂与仪器19-20

    2.1.1 主要试剂19-20

    2.1.2 仪器20

    2.2 实验条件20

    2.3 聚合物膜的制备及性能表征20-22

    2.3.1 电化学合成及电化学性能测试20

    2.3.2 电解质溶液20-21

    2.3.3 红外光谱21-22

    3 PTAA膜共价固定AO构建VC生物传感器22-35

    3.1 PTAA/AO生物传感器的制备和工作机理22-23

    3.2 结果与浅析23-33

    3.2.1 PTAA膜的电化学制备和性质23-25

    3.2.1.1 TAA的电化学聚合23-24

    3.2.1.2 PTAA膜的电化学性质24-25

    3.2.2 AO共价固定在PTAA膜上25-28

    3.2.2.1 阻抗25-26

    3.2.2.2 电镜26-27

    3.2.2.3 红外浅析27-28

    3.2.3 PTAA/AO生物传感器的参数优化28-29

    3.2.4 PTAA/AO生物传感器的VC检测29-30

    3.2.5 PTAA/AO生物传感器的亲和力30-32

    3.2.6 PTAA/AO生物传感器的稳定性32-33

    3.2.7 PTAA/AO生物传感器的实际检测33

    3.3 小结33-35

    4 PTAA膜共价固定GO构建谷氨酸生物传感器35-42

    4.1 PTAA/GO生物传感器的制备和工作机理35-36

    4.2 结果与浅析36-41

    4.2.1 GO共价固定在PTAA膜上36-37

    4.2.1.1 阻抗36-37

    4.2.1.2 红外浅析37

    4.2.2 PTAA/GO生物传感器的参数优化37-38

    4.2.2.1 工作电位37-38

    4.2.2.2 温度38

    4.2.3 PTAA/GO生物传感器的谷氨酸检测38-39

    4.2.4 PTAA/GO生物传感器的亲和力39-40

    4.2.5 PTAA/GO安培型生物传感器的稳定性40-41

    4.3 小结41-42

    5 PEDOTM-MWCNTs复合膜共价固定GOx构建葡萄糖生物传感器42-53

    5.1 PEDOTM-MWCNTs/GOx电极的制备和工作机理42-43

    5.2 结果与浅析43-51

    5.2.1 PEDOTM-MWCNTs复合膜的电化学制备和性质43-45

    5.2.1.1 EDOTM和MWCNTs的电化学聚合43-44

    5.2.1.2 PEDOTM-MWCNTs复合膜的电化学性质44-45

    5.2.2 GOx共价固定在PEDOTM-MWCNTs复合膜上45-47

    5.2.2.1 阻抗45-46

    5.2.2.2 红外浅析46-47

    5.2.3 PEDOTM-MWCNTs/GOx生物传感器的参数优化47-48

    5.2.3.1 工作电位47

    5.2.3.2 pH值47-48

    5.2.3.3 温度48

    5.2.4 PEDOTM-MWCNTs/GOx生物传感器的葡萄糖检测48-49

    5.2.5 PEDOTM-MWCNTs/GOx生物传感器的亲和力49-51

    5.2.6 PEDOTM-MWCNTs/GOx生物传感器的稳定性51

    5.3 小结51-53

    6 结论53-54

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