论文部分内容阅读
高效固定生物识别分子是研制生物传感器的关键步骤之一,开发新型固定基底研制多功能纳米复合物并应用于生物大分子高效固定是当前生物传感研究的热点与前沿。在凝血过程中,凝血酶使分散性好的纤维蛋白原链断裂生成难分散的纤维蛋白,后者聚集成团并包埋多种其它物质而形成多孔的三维网状结构。生理凝血所得纤维蛋白骨架材料具有多孔性、制备可控、表面功能丰富、生物相容性好等系列优异性质,但鲜有开发用于高效固定基质及生物传感应用报道。受该生理现象／功能启发,本文中我们制备了几种以纤维蛋白为骨架的新型固定载体材料,用于高效固定其它生物分子、聚合物和／或纳米材料,并成功用于高敏电化学生物传感研究。主要工作如下：1.基于凝血现象开发纤维蛋白骨架材料作为生物大分子和纳米材料的高效固定基质并用于高敏葡萄糖生物传感。以葡萄糖氧化酶(GOx)、金纳米粒子(AuNPs)和磁纳米粒子(MNPs)为例,我们探究了基于该材料固定生物分子和纳米材料的四种方法,及所制生物／生物纳米复合物对生物分子／纳米材料的负载量、传质效率和生物催化性能。采用数码成像、紫外可见(UV-vis)光谱法、透射／扫描电子显微技术、电化学方法等表征复合材料的性质和性能。我们发现,纤维蛋白骨架材料具有系列优异性能,如多孔性、生物相容性、可控性且自身表面基团丰富,能够有效提高GOx和纳米粒子的负载量(负载AuNPs或MNPs的效率接近100%),改善传质效率和催化性能。所制备的葡萄糖生物传感器灵敏度最高达145μA cm-2mM-1,明显高于其它大部分文献报道同类传感器。2.结合凝血启发的生物聚合和化学氧化聚合,开发同步多聚合新方法制备新型蛋白骨架-聚合物基多功能生物复合物。在含纤维蛋白原、GOx和多巴胺(DA)的溶液中,加入凝血酶触发纤维蛋白凝结,同时加入氧化剂对苯二醌(BQ)引发共存的单体DA的氧化聚合并在纤维蛋白骨架上沉积,同时原位包埋大量GOx,得到新型聚合物-生物复合物,藉此研制了高敏葡萄糖生物传感器。考察了所制生物复合物对生物分子的负载量、传质效率和生物催化性能。所制传感器灵敏度高(83μAcm-2mM-1),具有良好的稳定性和抗干扰性。3.在凝血生物聚合和化学氧化聚合基础上,采用氧化性金属盐NaAuCl4为化学氧化剂,开发同步聚合新方法制备新型纤维蛋白-聚合物-酶-纳米金的生物纳米复合物,研制了高敏葡萄糖生物传感器。该法在聚多巴胺-纤维蛋白凝胶生成过程中在聚多巴胺膜内原位合成纳米金,同时包埋大量GOx。新法引入了纳米金的优异性质,使GOx的包埋量和活性均有进一步提升,所制传感器灵敏度高(118μA cm-2mM-1)。此外,该法可一锅完成,操作简便,条件温和,克服了常规生物纳米复合材料合成步骤繁、操作复杂、条件苛刻等不足。