聚多巴胺膜-金纳米粒子酶传感器 2016-06-23 13:05
来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
壳聚糖/纳米金/HRP传感器(a)和聚多巴胺/纳米金/HRP传感器(b)稳定性比较
近年来, 发展高特异性、高灵敏性的电化学酶生物传感器用于H2O2的定量检测引起了研究者们的极大兴趣. 在这些微型分析装置的制备中, 关键步骤之一就是采用合适的固定化技术把大量的酶生物分子稳定地固定到换能器表面, 并使其能保持良好的生物活性.经典的酶固定化方法主要包括物理或化学吸附法、聚合物包埋法、交联法以及共价键固定化法等.
其中, 聚合物包埋法具有诸多优点, 如操作简单、条件温和、普适性强、可提供适宜的酶生化反应微环境以及能有效保持所固定酶的生物活性等. 尽管如此, 目前广泛使用的各种聚合物材料(例如壳聚糖)往往存在诸如与基底结合力弱、导电性差、基底膜易溶胀以及固定的酶易泄露等缺陷,导致研制的酶传感器存在电流响应低、稳定性差以及使用寿命低等问题.
研究表明, 蚌体内的粘性蛋白具有极强的粘附特性, 能稳定地粘附在几乎所有的无机或有机材料表面. 2007年, 美国科学家以与这种粘性蛋白组成相似
的多巴胺为单体, 通过简单的自聚合反应在各种材质表面形成了仿生聚多巴胺膜, 并证实其生物相容性与高粘附性可与粘性蛋白相媲美。
受此启发, 湖南大学化学化工学院化学/生物传感与计量学国家重点实验室王桦等人首次以仿生聚多巴胺膜为功能基底膜并结合使用纳米金, 构建了一种高导电性、稳健的酶生物分子固定化平台。
以固定辣根过氧化物酶(HRP)为例, 发展了一种新的电化学酶传感器用于H2O2的测定. 结果表明, 酶传感器借助聚多巴胺膜对基底电极的高结合力及其高生物亲和性与电活性, 并协同纳米金的“电子通道”作用, 不仅可以实现酶分子在电极表面的大量而高活性的固定化, 而且能促进电子在酶活性中心和电极表面间的快速传递. 与采用其它常见聚合物材料(例如壳聚糖)的酶传感器比较, 以聚多巴胺/纳米金固定化平台发展的酶传感器具有更优良的检测H2O2的性能. 其对H2O2的检测线性范围为4.0×10-7～4.5×10-4mol•L-1, 检测限为3.7×10-7mol•L-1, 灵敏度为100.2 µA•L•mmol-1. 此外, 该酶传感器还具有优良的检测重现性和存贮稳定性,以及较好的抗干扰能力.
聚多巴胺膜-金纳米粒子酶传感器 2016-06-23 13:05
来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
壳聚糖/纳米金/HRP传感器(a)和聚多巴胺/纳米金/HRP传感器(b)稳定性比较
近年来, 发展高特异性、高灵敏性的电化学酶生物传感器用于H2O2的定量检测引起了研究者们的极大兴趣. 在这些微型分析装置的制备中, 关键步骤之一就是采用合适的固定化技术把大量的酶生物分子稳定地固定到换能器表面, 并使其能保持良好的生物活性.经典的酶固定化方法主要包括物理或化学吸附法、聚合物包埋法、交联法以及共价键固定化法等.
其中, 聚合物包埋法具有诸多优点, 如操作简单、条件温和、普适性强、可提供适宜的酶生化反应微环境以及能有效保持所固定酶的生物活性等. 尽管如此, 目前广泛使用的各种聚合物材料(例如壳聚糖)往往存在诸如与基底结合力弱、导电性差、基底膜易溶胀以及固定的酶易泄露等缺陷,导致研制的酶传感器存在电流响应低、稳定性差以及使用寿命低等问题.
研究表明, 蚌体内的粘性蛋白具有极强的粘附特性, 能稳定地粘附在几乎所有的无机或有机材料表面. 2007年, 美国科学家以与这种粘性蛋白组成相似
的多巴胺为单体, 通过简单的自聚合反应在各种材质表面形成了仿生聚多巴胺膜, 并证实其生物相容性与高粘附性可与粘性蛋白相媲美。
受此启发, 湖南大学化学化工学院化学/生物传感与计量学国家重点实验室王桦等人首次以仿生聚多巴胺膜为功能基底膜并结合使用纳米金, 构建了一种高导电性、稳健的酶生物分子固定化平台。
以固定辣根过氧化物酶(HRP)为例, 发展了一种新的电化学酶传感器用于H2O2的测定. 结果表明, 酶传感器借助聚多巴胺膜对基底电极的高结合力及其高生物亲和性与电活性, 并协同纳米金的“电子通道”作用, 不仅可以实现酶分子在电极表面的大量而高活性的固定化, 而且能促进电子在酶活性中心和电极表面间的快速传递. 与采用其它常见聚合物材料(例如壳聚糖)的酶传感器比较, 以聚多巴胺/纳米金固定化平台发展的酶传感器具有更优良的检测H2O2的性能. 其对H2O2的检测线性范围为4.0×10-7～4.5×10-4mol•L-1, 检测限为3.7×10-7mol•L-1, 灵敏度为100.2 µA•L•mmol-1. 此外, 该酶传感器还具有优良的检测重现性和存贮稳定性,以及较好的抗干扰能力.