基于信号放大的酚类化合物电流型酶生物传感器研究

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酚类化合物广泛存在于现代各种工业领域如纺织、农药、染料、石化和制药工业等产生的工业废水中,造成河流和地下水的污染。常用的检测酚类化合物的方法主要包括色谱-质谱联用、高效液相色谱和比色分析等,但是这些方法通常需要昂贵的设备,且耗费大量时间,预处理过程繁琐。电化学酶生物传感器,特别是酶电流型生物传感器具有选择性好、灵敏度高、响应速度快等特点,因此被广泛用于酚类化合物检测的研究。但是仅仅通过酶促反应催化放大电流信号往往不能满足痕量分析物的要求。因此,需要在酶促反应的基础上引入一个或两个氧化还原循环体系实现电化学信号的进一步放大。其机理如下:电活性分子给出电子后,通过引入的氧化还原循环体系指在进行实时再生,并使之多次循环使用,从而使每个分子产生大量的电子信号。因此氧化还原循环体系作为信号放大策略可实现电化学酶生物传感器的分析性能的提升,从而提高检测的灵敏度。第一章主要对电化学生物传感器、电流型酶生物传感器进行了概述,重点论述了基于纳米材料催化和氧化还原循环体系作为信号放大策略的电流型生物传感器的研究进展。第二章中将磺酸化聚苯胺-壳聚糖(SPAN-CS)复合物作为氧化还原电容器引入电流型酪氨酸酶(Tyr)生物传感器的构建,用于苯酚的高灵敏检测。电极反应与酶催化产物邻苯二酚/邻苯二醌、氧化还原电容器和溶液中的氯化六氨合亚钌(II)(Ru(NH36Cl2)形成电化学-化学-化学(ECC)氧化还原循环体系,实现邻苯二酚氧化电流信号的放大。该测定方法表现出高的信噪比,对苯酚的检测线性范围为3.5200.0 nmol L-1和200.02000.0 nmol L-1,检出限为0.8 nmol L-1(S/N=3)。该传感器具有良好的重复性、稳定性和选择性,可用于自来水样中苯酚的检测。第三章制备了二硫化钼(MoS2)和金纳米颗粒(AuNPs)修饰电极,结合ECC氧化还原循环体系构建了一种新型的电流型Tyr生物传感器,实现多重信号放大策略。Tyr的催化产物邻苯二酚和溶液中的二茂铁甲酸(FcCOOH)、三(2-羧乙基)膦盐酸盐(TCEP)形成ECC氧化还原循环体系,实现了FcCOOH氧化电流信号放大,结合AuNPs/MoS2的催化实现电流信号的进一步放大。该方法对苯酚检测的线性范围为0.121268.72 nmol L-1,检出限为0.035 nmol L-1(S/N=3)。该酶生物传感器具有良好的重复性和稳定性,可用于自来水样中苯酚的检测。
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