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在生物传感器、纳米生物电子学以及生物燃料电池等领域,研究金属纳米颗粒对葡萄糖氧化酶(GOD)活性的影响有重要意义。许多研究表明,金纳米颗粒(AuNPs)可以显著增强GOD的活性。与AuNPs相比,银纳米颗粒(AgNPs)对GOD活性的影响要复杂的多。
本文通过陈化、回流、光照等方法对AgNPs进行了调控,研究了GOD-AgNPs异质体的活性与AgNPs陈化、回流、光照时间之间的关系。旨在探讨AgNPs对GOD活性影响的机理。主要内容如下:
利用GOD-AgNPs异质体组装的酶电极,设计了一种研究AgNPs对GOD活性影响的方法。初步探讨了GOD-AgNPs异质体的结构,以及用电化学方法检测GOD-AgNPs异质体活性的可行性。分别以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和壳聚糖(CS)为载体,组装了PVB/GOD-AgNPs/Pt和CS/GOD-AgNPs/Pt两种酶电极。研究结果表明,CS/GOD-AgNPs/Pt电极的性能要优于PVB/GOD-AgNPs/Pt电极。因此,对于利用电化学法研究AgNPs对GOD活性的影响来说,CS组装的酶电极更适合。
陈化的AgNPs对GOD活性的影响。新制备的AgNPs能抑制GOD的活性,然而,这种抑制作用随着陈化时间的延长而减弱。当陈化一定时间后,AgNPs能增强GOD的活性。利用UV-vis吸收光谱、TEM、Ag+离子浓度、ζ电位、XRD和XPS等测量手段对AgNPs的陈化过程进行了跟踪。结果表明,在陈化过程中,银溶胶Ag+离子浓度减少。圆二色光谱(CD)表明,吸附在AgNPs表面上的GOD分子构象发生了变化。GOD-AgNPs异质体的活性与AgNPs的陈化时间有关。结合实验表征的结果,初步探讨了陈化的AgNPs对GOD活性影响的机理。
回流的AgNPs对GOD活性的影响。回流时间较短的AgNPs能抑制GOD的活性,然而,这种抑制作用随着回流时间的延长而减弱。当回流一定时间后,AgNPs能增强GOD的活性。利用UV-vis吸收光谱、TEM、DLS、CD和PL等测量手段对AgNPs的回流过程进行了跟踪。结果表明,在回流过程中,AgNPs粒径增大。荧光光谱(PL)和CD光谱表明,吸附在AgNPs表面上的GOD分子构象发生了变化。AgNPs回流时间决定被吸附的GOD分子构象的改变程度。GOD-AgNPs异质体的活性与AgNPs的回流时间有关。结合实验表征的结果,初步探讨了回流的AgNPs对GOD活性影响的机理。
光照的AgNPs对GOD活性的影响。实验结果表明,光照的AgNPs能抑制GOD的活性,并且,这种抑制作用随着光照时间的延长而增强。利用UV-vis吸收光谱、TEM、ζ电位和XPS等测量手段对AgNPs的光照过程进行了跟踪。结果表明,在光照过程中,AgNPs表面的Ag会发生变化。PL光谱表明,吸附在AgNPs表面的GOD分子构象发生了改变。AgNPs光照时间决定被吸附的GOD分子构象的改变程度。GOD-AgNPs异质体的活性与AgNPs的光照时间有关。结合实验表征的结果,初步探讨了光照的AgNPs对GOD活性影响的机理。
AgNPs的形貌和表面微环境对GOD活性的影响。方形和球形AgNPs都可以增强GOD活性,但方形AgNPs的增强效果要好于球形AgNPs。这是由不同形貌AgNPs对H2O2催化性能的差异造成的。对于PVB/GOD-AgNPs/Pt电极而言,油溶性的AgNPs对GOD活性有明显的增强作用。这主要是由于GOD在AgNPs表面吸附后,AgNPs表面微环境对GOD构象的保持有利。
此外,我们还对CS/GOD-AgNPs/Pt电极的参数进行了优化,初步探讨了酶电极在葡萄糖和Cu2+浓度检测中应用的可行性。