铜蛋白的直接电化学及其电催化传感的研究

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铜蛋白(cuprein)广泛存在于生物体中,铜蛋白有多种生理功能,比如载氧、传递电子、作为氧化剂等。血蓝蛋白(Hemocyanin, Hc)和二胺氧化酶(Diamineoxidase, DAO)均为含铜的蛋白质。血蓝蛋白是动物界三大呼吸蛋白之一,是一种多功能蛋白质,不仅具有输氧功能,还具有调节动物体渗透压,储存能量等作用,相关研究表明其还可能具有酚氧化酶的催化活性。二胺氧化酶是铜蛋白家族中一种非常重要的催化蛋白酶,在组胺,腐胺和尸胺等多种胺类物质代谢过程起非常重要的作用。在此之前,基于血蓝蛋白及二胺氧化酶的电化学研究并不多见,但是研究铜蛋白对研究物种进化及物种起源有着相当大的帮助,同时研究血蓝蛋白及二胺氧化酶生物传感器的直接电化学行为和催化机理,有助于研究血蓝蛋白及二胺氧化酶在生物体的生理作用,对医学研究,环境检测与保护等领域有很大帮助。本论文以研究血蓝蛋白及二胺氧化酶的直接电化学行为及电催化行为为目的,构建出几种相应的生物传感器。本论文的主要工作如下:(1)成功地利用炭黑和新型易制备的金纳米粒子(Au@QC NPs)复合膜固定Hc。Hc在Au@QC NPs/CB膜中成功的实现了直接电子转移,其Cu(II)/Cu(I)氧化还原电对在0.180V左右展示出一对峰形较好且准可逆的循环伏安峰。Hc/Au@QC NPs/CB复合膜对对苯二酚(HQ)和邻苯二酚(CC)表现出良好的电催化活性,基于此,我们成功的创建出一种可同时测定对苯二酚和邻苯二酚的电化学方法。HQ和CC的氧化峰电流与其浓度分别在0.045μM-24μM和0.37μM-50μM范围内呈现出良好的线性关系,检出限分别为0.008μM和0.087μM。实验结果表明,Au@QC NPs/CB复合膜生物相容性良好,可以作为多种蛋白质和酶体系的基体材料。(2)成功地开发出一种基于Au@QC NPs/CB膜和亲水离子液体(IL)包埋固定二胺氧化酶(DAO)的酶生物传感器,并将其应用于测定溶液中胺类物质的含量。DAO实现了直接电化学,在式量电位约为0.204V处展现了一对峰形较好且准可逆的氧化还原峰。DAO/Au@QC NPs/CB/IL复合膜对胺类物质如组胺、腐胺、尸胺的氧化表现出优异的催化特性。安培电流与二胺混合物的浓度在2.5μM-56μM范围内呈现出良好的线性关系,检出限为0.87μM (3σ)。(3)利用炭黑(CB)/离子液体(IL)制备出碳糊电极,并成功固定了Hc,构建了一种可灵敏检测双酚A的生物传感器。固定在CB/IL中的Hc实现了直接电化学行为,在式量电位为0.201V处展现出一对峰形较好且准可逆的氧化还原峰,表明Hc的Cu(II)/Cu(I)电对发生了氧化还原反应。双酚A在Hc/CB/IL复合膜中实现了良好的电催化氧化,其峰电流与双酚A的浓度在0.085μM-38μM范围内呈现出良好的线性关系,检出限为0.037μM(3σ)。
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