辅酶参与的脱氢酶型化学传感器的构建与应用

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NADH/NAD+,作为生物体内300多种脱氢酶反应必不可少的辅酶对,在食品加工、环境分析以及临床诊断等领域有着广泛的应用。除此之外,NADH还因为能够改善老年痴呆症、帕金森症和抑郁症等疾病患者的身体机能而具有重要的药用价值。因此,制备相应的传感器来测定生命系统中NADH的水平是至关重要的。到目前为止,已经报道出了许多检测NADH的传感器,大多是利用具有氧化还原性质的电子转移媒介体来催化NADH的氧化这一原理来构建电化学生物传感器。本论文的研究工作主要是运用不同的方法对还原型辅酶(NADH)进行有效的定量分析,并且构建脱氢酶型生物传感器用于乙醇的选择性检测。具体的研究内容包括:  (1)采用多巴胺(DA)作为还原剂,温和且有效地合成了还原程度不太高的还原氧化石墨烯(rGO),再以rGO为支撑材料,采用非共价修饰法-π-π堆积作用将1-羟基芘(1-OHP)固定在石墨烯纳米片修饰电极上。利用1-OHP和rGO之间的协同作用,有效降低了NADH氧化的过电位,实现了NADH在较低电位(-0.06V vs. SCE)下的检测,线性范围为100-1500μ?和1500-3800?μ?,检出限为14.8μ?。  (2)基于NADH和HRP在O2存在下的相互作用,提出了一种新的策略来构建NADH传感器和相应的在超低电位下(-0.4 V)工作的乙醇生物传感器。具体步骤为,通过装载有金纳米颗粒的聚多巴胺球(AuNPs/PDAS)将辣根过氧化物酶(HRP)固定在玻碳电极上。HRP/AuNPs/PDAS修饰电极显示对NADH的良好反应,这可以从在CV曲线上加入NADH时阴极峰电流的显著增加看出。电流测量在-0.4 V下进行,在0-10.0μM和10.0-45.0μM的范围内获得NADH的线性响应,检出限(LOD)为0.2μM。此外,在乙醇脱氢酶(ADH)和NAD+的共同存在下,在HRP/AuNPs/PDAS修饰的电极上测定乙醇,检测线性范围为0-18.0μM,LOD低至0.3μM。  (3)通过HAuCl4将还原态的TMB催化氧化显色,再利用NADH的还原性使氧化态的TMB(TMB(ox))褪色,根据不同浓度的NADH使TMB(ox)褪色的程度不同来定量分析NADH。本实验不需要进行任何合成,操作简单,现象可视,直观明显。检测线性范围为10-100μM,检出限低至2.4μM。
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