基于Nafion碳纳米粒子修饰的葡萄糖传感器

1、基于Nafion/碳纳米粒子修饰的葡萄糖传感器【摘要】接纳滴涂法制备了nafin/碳纳米粒子复合物修饰玻碳电极，该电极对h22具有精良的电催化氧化性能。还利用滴涂法制备了nafin/碳纳米粒子复合物包裹的葡萄糖酶电化门生物传感器，该生物传感器对葡萄糖有着精良的电催化作用。应用该传感器对葡萄糖举行了检测，检测线性范畴为2.01066.0103l/l，检出限为1.6106l/l(s/n3)，实行效果表白该传感用具有精良的不变性、重现性和抗滋扰本领。对小鼠血清样品中的葡萄糖举行检测，效果令人满足。【关键词】碳纳米粒子；过氧化氢；葡萄糖；电化学传感器keyrdsarbnnanpartiles；hydr

2、genperxideperxide；luse；letrheialbisensr1弁言在生物传感器范畴，酶电极占据紧张职位1。但由于酶通常具有较大的分子量，其氧化复原活性中央被厚的卵白质层包裹，酶的活性中央每每难以与电极产生直接电子转移2。通过对电极举行修饰的要领可改进酶的活性中央与电极的作用，实现电子的直接通报35。在酶传感器中利用纳米质料，不但可以增长酶的吸附量和不变性，并且可以进步酶的催化活性，明显进步酶电极的电流相应敏捷度6，7。碳基纳米质料，由于其奇特的纳米布局，既具有精良的导电性，又能保持卵白酶的生物活性，使其在生物传感器及生物反响体系中具有极大的应用潜力8，9。碳纳米粒子nps是一

3、种新型的纳米质料，可显着促进生物分子的电子通报作用和生物活性的催化作用。文献10，11接纳nafin疏散碳纳米质料，由于nafin上富含大量的亲水性磺酸基团，具有较好的水溶性，并且nafin膜也具有较好的阳离子选择性和生物相容性12，因此常被用于电极外貌的修饰和安培型传感器的构建，选用nafin疏散碳纳米质料，可有用进步碳纳米质料的疏散性，并简化传感器的制作并改进传感器的相应性能。参考文献13制备了nafin/碳纳米粒子复合物，并将酶电极技能与纳米技能相结合，研制出nafin/碳纳米粒子修饰的葡萄糖生物传感器。此传感器丈量范畴、重复性和丈量速率等性能都比以往要拥有显着上风。碳纳米粒子的这些特性

4、对付进步生物检测的敏捷度和不变性具有紧张意义14。2实行部门2.1仪器与试剂hi660b电化学事情站上海辰华仪器公司；jl-180型超声波洗濯仪上海杰理科技；电化学丈量接纳三电极体系：玻碳电极=3或修饰电极为事情电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为对电极。葡萄糖中国医药团体上海化学试剂公司，h22(上海化学试剂公司)，葡萄糖氧化酶gd，siga公司；别的试剂均为阐发纯；差异ph值磷酸盐缓冲溶液pbs，25l/l；实行用水为二次石英蒸馏水；实行在室温下举行。2.2电极的处置惩罚2.3修饰玻碳电极制备参照文献13的要领制备nafin/碳纳米粒子复合物，操纵如下：将清洁玻璃板置于燃烧蜡烛的上方，

5、网络玻板上的蜡烛烟尘，将0.1g烟尘溶解于10l1%nafin乙醇溶液中，超声90in后，即得到nafin/碳纳米粒子复合物。以5000r/in离心10in，撤除粒径较大的产物。将10lnafin/碳纳米粒子复合物滴涂于处置惩罚好的玻碳电极上，待溶剂挥发至干，即制得nafin/碳纳米粒子复合物修饰的玻碳电极。将葡萄糖氧化酶参加nafin/碳纳米粒子复合物中，葡萄糖氧化酶的含量为5g/l，向处置惩罚好的玻碳电极上滴涂10lnafin/碳纳米粒子/葡萄糖氧化酶复合物，天然枯燥后，用pbs缓冲液冲洗，制备的酶电极放在4的冰箱内保存备用。2.4测试要领电化学实行均在10l25l/lpbs缓冲溶液ph7

6、.4中举行。实行时，参加适量h22或葡萄糖溶液，接纳循环伏安法和计时电流法举行测试。循环伏安实行在静止的电解质溶液中举行；计时安培实行在电磁搅拌下举行。待加上操纵电压，配景电流到达不变值后，敏捷参加必然浓度的h22或葡萄糖溶液到丈量池中，相应的电流变革值作为相应信号。电化学丈量均在室温条件下举行。除非特殊说明，全部测试的底液均通高纯氮气20in除氧，并在整个实行历程中保持氮气气氛。3效果与讨论3.1碳纳米粒子的te，se表征图1a为制备的碳纳米粒子te图像。由图1可见，碳纳米粒子外貌包裹着一层nafin膜，制备的碳纳米粒子有精良的疏散性，根本没有产生团聚征象，直径在20100n范畴内。图1na

7、fin/碳纳米粒子复合物的透射电镜图a和碳纳米粒子的扫描电镜图b略fig.1teiagesfresultingnafin/arbnnan-partiles(nps)aandseiagesfresultingnps(b)在4条件下，将nafin/碳纳米粒子复合物静置10d仍无团聚征象出现，表白碳纳米粒子在nafin乙醇溶液中很不变。将nafin/碳纳米粒子复合物用乙醇冲洗离心后所得纯洁碳纳米粒子举行se表征(图1b)，净化后的碳纳米粒子呈球状，直径为20100n范畴内，与te不雅察的效果符合。3.2nafin/碳纳米粒子复合物修饰玻碳电极对h22的相应碳纳米粒子具有奇特的生物相容性和电化学催化性

8、能。图2为10l/lh22在差异电极上的循环伏安图。实行表白，nafin/碳纳米粒子修饰玻碳电极对h22的循环伏安相应显着加强，复原峰电流明显增高，过电位显着低落，在裸玻碳电极上的h22复原电位从0.35v开始，nafin/碳纳米粒子修饰玻碳电极h22复原电位从0.05v开始，过电位低落300v。实行创造，nafin/碳纳米粒子膜的厚度与h22的修饰量直接相干，因此观察了滴涂差异体积的nafin/碳纳米粒子对电极性能的影响。效果表现，当nafin/碳纳米粒子体积小于10l时，电极对h22的相应电流会随修饰体积的增大而增大；而当修饰体积在1015l时，电极对h22的相应电流相差不大；修饰体积大于

9、15l时，电极对h22的相应电流反而减校这大概是修饰膜较厚，从而使相应电流反而减校因此nafin/碳纳米粒子体积选用10l。图210l/lh22在裸玻碳电极(a)及nafin/碳纳米粒子复合物修饰玻碳电极(b)上的循环伏安图略fig.2vsfbare(a)andnafin/npsdified(b)geletrdein25l/lpbsslutinatph7.4ith10l/lh22vssaturatedaleleletrde(se)通氮气饱和(saturatedithn2)，扫描速率sanrate50v/s。图3nafin/碳纳米粒子复合物修饰玻碳电极在pbs缓冲溶液(ph7.4)中的h22的电

10、位相应曲线略fig.3suessiveaperetrirespnsefnafin/npsfildifiedeletrdeth22in25l/lpbs(ph7.4)通氮气饱和saturatedithn2；事情电位(ptential)：0.1v。每次参加0.5l/lh22(theh22additineahtieis0.5l/lasindiated).3.3传感器对葡萄糖的计时电流相应在最优实行条件下，用计时电流法测定传感器对葡萄糖的相应电流(图4)。制得的传感器对葡萄糖具有较快的相应时间，在4s内到达稳态电流95%。在2.01066.0103l/l范畴内，相应电流与葡萄糖浓度呈线性干系，相干系数为

11、0.9786；检出限为1.6106l/l(s/n3)。3.4传感器的选择性图5是在底液中别离参加0.1l/l葡萄糖，0.2l/l抗坏血酸，0.2l/l尿酸，0.2l/ll-半胱氨酸和0.01l/l葡萄糖的计时电流相应图。可以看到，当参加葡萄糖之后，相应电流敏捷增长，并在短时间内到达平衡。而参加大浓度抗坏血酸、尿酸以及l-半胱氨酸后，相应电流值险些没有产生改变。这是由于gd对葡萄糖的埋头性催化以及nafin膜的选择性，使制得的传感器对葡萄糖具有精良的选择性。图4传感器在25l/lpbs(ph7.4)含葡萄糖浓度51046.0103l/l的计时电流相应曲线略fig.4aperetrirespnse

12、fbisensrin25l/lpbs(ph7.4)ntainingglusefr5104t6.0103l/l通氮气饱和saturatedithn2；事情电位(ptential)：0.1v。图5几种滋扰物质对葡萄糖测定的影响略fig.5effetfpssibleinterferentsinglusebisensrsa0.1l/l葡萄糖luse；b0.2l/l抗坏血酸srbiaid；0.2l/l尿酸riaid；d0.2l/ll-半胱氨酸l-ysteine；e0.01l/l葡萄糖luse。3.5传感器的重现性和不变性在葡萄糖溶液浓度为0.1l/l时，重复测定10次，相对尺度缺点为2.8%。实行后将传感器于4下悬于pbs溶液中保存，每隔7d举行检测，28d后其相应信号为初始信号的84.6%，表白此传感用具有较好的不变性。这重要是由于碳纳米粒子具有精良的生物相容性，所制得的nafin/碳纳米粒子复合膜能将gd安稳地结实在电极外貌，并保持其精良的生物活性。表1生物传感器对小鼠血液中葡萄糖浓度测试效果略table1analytiresultsfglusenentratininratseruusingbisensr3.现实样品测试用传感器对小鼠血清中的葡萄糖举行检测(见表1)，接纳率在98.6%10