电化学尿酸生物传感器酶膜的制备及性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guhong_2
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尿酸的快速、准确检测对于临床医学具有重要意义。本论文选择具有良好生物相容性、机械强度高、具有三维孔道结构的硝酸纤维素膜(NCM)作为基底膜,尿酸氧化酶(UOx)作为生物识别元件,构建基于酶膜的电化学尿酸生物传感器。该酶膜具有可拆卸、可重复多次使用等特点。为了进一步提高该酶膜的响应时间、检测灵敏度等性能,通过引入离子液体—1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)和多壁碳纳米管(MWCNTs)来改性尿酸氧化酶酶膜。具体研究分为以下三个部分:1、将NCM作为基底膜,利用UOx与戊二醛混合交联负载于NCM上,制备一种能够实现对UA高灵敏、快速准确检测的酶膜型电化学尿酸生物传感器。为了最大程度地发挥UOx的活性,利用单一变量的方法对该膜的UOx、戊二醛浓度进行了优化,得到了最佳制膜条件,同时对测试条件,包括底液pH以及测试电压进行优化,基于以上优化对该酶膜进行电化学性能测试,得到该酶膜的线性范围为 0.05-8.32 mmol/L,响应时间为100 s,灵敏度为1.85 μA/(mmol/L),Km app=3.02mmol/L,该酶膜可以储存7周(保持初始响应的70%及以上)。2、为了进一步提高尿酸氧化酶酶膜的性能,通过引入室温离子液体(RTIL)([BMIM]BF4)进行改性,[BMIM]BF4具有较好的导电性,并且其在室温下以液体存在能与UOx混溶,均匀负载在NCM膜上。对引入[BMIM]BF4酶膜的最佳制备条件以及最佳测试条件进行研究,并对该改性酶膜的电化学性能、稳定性进行测试,同时对[BMIM]BF4在改性酶膜中的作用机理进行了初步探究。结果表明引入[BMIM]BF4提高了该酶膜的导电性、灵敏度、稳定性,同时缩短了反应时间,[BMIM]BF4改性的尿酸氧化酶酶膜的线性范围0.005~7.053 mmol/L,响应时间 30 s,灵敏度为 3.645 μA/(mmol/L),Kmapp=1.16 mmol/L,该酶膜长期储存时间为14周(保持初始响应的70%及以上)。3、为了提高尿酸氧化酶酶膜的导电性,引入MWCNTs对其进行改性,MWCNTs作为碳纳米材料的一种,其自身具有较好的导电性可以作为电子转移的通道,加快电子转移速度。对引入MWCNTs酶膜的最佳制备条件以及最佳测试条件进行研究,并对该改性酶膜的电化学性能、选择性、稳定性分别进行测试。研究表明,MWCNTs的引入提高了该改性酶膜的导电性、灵敏度以及响应时间,MWCNTs改性的尿酸氧化酶酶膜的线性范围:0.005~7.615 mmol/L,响应时间:30 s,灵敏度:3.919 μA/(mmol/L),Kmapp=1.08 mmol/L。本论文研究了电化学尿酸生物传感器酶膜的详细制备工艺,该制备工艺可为酶膜型生物传感器的工业化提供参考。
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