酶电极的电流响应和固定化酶的表征

本工作试图利用酶电极来确定固定化酶层中的动力学参数和传质参数,为此导出了酶电极的电流响应公式.固定化葡萄糖氧化酶的实验表明,这些公式较好地符合实验的电流-时间关系和电流底物浓度关系,可用于固定化酶的表征,文中估算了不同酶层的有关参数,讨论了酶负载因子及温度对反应速度控制步骤的影响.     

谷氨酸酶电极的研制

将产生谷氨酸脱羧酶(GDC)的大肠杆菌菌株(E,Coli.,AS.505),在37℃培养,所得细胞经抽提得到GDC粗品,将它固定于海藻酸钠上,配合CO_2选择性电极,制得谷氨酸酶电极。它具有下列特性:(1)电极对谷氨酸的线性响应浓度范围是1.0×10~(-3)—0.5tmol/L(8.3—6300mg)谷氨酸/L;(2)电极动态响应时间1分钟,即可达约90%响应值,静态响应时间约10分钟;(3)电极连续测定六十次以上仍有响应;(4)除L-赖氨酸及L-谷氨酰胺外,其余氨基酸均不干扰电极对谷氨酸的测定;(5)电极具较高的重演性。     

多壁碳纳米管过氧化氢酶电极的研制及其电化学性能研究

研究对比了将过氧化氢酶(CAT)固定在多壁碳纳米管(MWCNT)-Nafion膜中,制备MWCNT-Nafion/CAT电极的方法,发现固定在Nafion膜中的MWCNT能在CAT和玻碳电极之间有效地传递电子,能实现MWCNT修饰电极上CAT的直接电子转移.CV测定表明:在磷酸盐缓冲溶液中可得到一对过氧化氢酶辅基血红素Fe(III)/Fe(II)氧化还原峰,其峰电流随扫描速度(0.050~0.210 V/s)呈良好的线性关系,其氧化峰电位(Epa)、还原峰电位(Epc)、式量电位(E0)′均随着溶液的pH值增加而负移,且呈线性关系,但其斜率不同,表明CAT的电子传递过程中质子化作用不是简单过程.用计时电流法考察MWCNT-Nafion/CAT电极对H2O2的响应速度和检测灵敏度,结果良好,且实验表明,该电极于4℃保存20天后,其伏安响应仍能保持80%左右.     

HRP-PAMAM-MCNT修饰电极的研制及其在油脂中过氧化物测定中的应用

以自组装方式,将多壁碳纳米管、聚酰胺-胺和辣根过氧化物酶修饰到玻碳电极表面,构建了H2O2生物传感器.研究了影响传感器工作性能的因素,确定了最佳分析条件,即pH值6.8的PBS缓冲溶液,工作电位为-0.15 V.在最佳工作条件下,电极对H2O2快速响应(响应时间<1 s),在9×10-7～1×10-4mol/L范围内,电极的电流响应值与H2O2浓度呈现良好的线性关系,线性回归方程为i(μA)=20.76 C(mmol/L)+0.223 0,R=0.999 0,检出限为5.0×10-7mol/L,电极的电流响应灵敏度为0.247 A mol-1.cm-2.电极应用于食用油脂中过氧化物测定,结果与碘量法一致.     

再论“电极电位”是错误的概念

本文通过对物理学电极和电化学电报、电位、电位差和电势(Tension)的讨论,指出当前充斥于国内外书籍和文献中的三种对“电极电位”的认识中,没有一种和基本定义相符。就“电极电位”的实质而言,它乃是一个特定电池的电动势,将电动势△(△φ)称为“电极电位”φ,显然是概念上的错误。     

电位控制辣根过氧化物酶在玻碳电极上的组装及H2O2的检测

研究了一种在聚硫堇修饰玻碳电极上利用电位控制组装辣根过氧化物酶(HRP)的新方法.首先将硫堇(TH)电聚合到玻碳电极(GCE)表面,形成均匀的带正电荷的导电聚合膜,再通过调节溶液的酸度使HRP带负电荷,利用电位控制的方法在硫堇聚合膜(PTH)上组装HRP, 通过循环伏安法和电化学交流阻抗法对HRP的整个组装过程进行表征.在优化的实验条件下,采用计时电流法将HRP修饰电极用于H2O2检测,结果表明,在2×10-5～2×10-2 mol·L-1范围内HRP修饰电极的响应电流与H2O2浓度呈良好的线性关系,该研究对各类酶传感器、免疫传感器的设计与制备具有重要意义.     

抗干扰微型葡萄糖酶电极的研制

铂丝电极(长0．8cm，直径100μm)经铂化处理后，将3位取代的吡咯衍生物(3-羰基丁酸吡咯)与单体吡咯以适当的比例混合，与葡萄糖氧化酶(GOD)一起用循环伏安法电聚合到铂化的铂丝电极上，形成杂聚吡咯-GOD膜，制备成葡萄糖微酶电极。该微酶电极灵敏度高(每毫摩尔葡萄糖电流响应可以达到700nA)，响应范围大(0．1～110mmol／L)，抗干扰(抗坏血酸在该电极上的响应电流不到对比电极(无膜)的1．0％)，电极的稳定性良好，间断测定40d，灵敏度变化不大。     

Pd-Ni修饰的硅纳米线电极用于非酶葡萄糖检测

在镍修饰的硅纳米线阵列电极上电沉积金属钯微粒,用于葡萄糖的非酶检测;并通过电子扫描显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)对电极表面的形貌进行了表征,采用循环伏安法和恒电位计时电流法测试传感器的性能参数.在0.1 M的KOH碱性介质中,恒定电势+0.19 V,钯-镍修饰的硅纳米线阵列电极对葡萄糖的电化学氧化的灵敏度为302.2μA·mM^(-1)·cm(-1)·cm^(-2),检测极限(S/N=3)达到4.9μM,而且对抗坏血酸(AA)、尿酸(UA)等干扰物质具有良好的抗干扰能力.实验表明,这种新型电极很有潜力用于葡萄糖的非酶检测.     

过氧化物酶在多孔磁性微球修饰电极上的直接电化学行为研究

采用直接滴涂法制备多孔磁性微球/过氧化物酶(PMMS/POD)修饰的碳糊电极.运用电化学阻抗法、循环伏安法和稳态安培法对该修饰电极进行表征和研究.系统地考察了底液pH值,扫描速率对修饰电极影响,找出最佳实验条件.计算出扩散系数D为5.03×10-10 cm 2? s-1,表征酶活性的米氏常数为0.069 m mol? L-1.在优化条件下,该H2 O2传感器的响应时间小于10s,考察了该修饰电极对H2 O2稳态安培响应,在0.1m mol? L-1~0.8 m mol? L-1浓度范围内,稳态安培电流与H2 O2浓度成较好线性关系,检测限为0.03 m mol? L-1(S/N=3).     

锇聚合物修饰丝网印刷电极的辣根过氧化物酶传感器

酶生物传感器检测环境污染应用前景良好。该文采用戊二醛-牛血清白蛋白交联法将锇-聚乙烯基吡啶(Os(bpy)2(PVP)10Cl2,Os-PVP)与辣根过氧化物酶(HRP)依次固定在丝网印刷电极上,制备电流型过氧化氢生物传感器。通过循环伏安法对修饰电极的氧化还原性质进行研究,并采用计时-电流法对传感器的固定化和工作参数进行了研究,以便提高信号响应的灵敏度和稳定性。在最适合条件下,底物在修饰电极表面进行催化反应的表观Michaelis-Menten常数kampp为1.79mmol/L,并确定以HRP酶为标记物的免疫传感器所采用的底物浓度宜大于20倍的kmapp。     

锇聚合物修饰丝网印刷电极的辣根过氧化物酶传感器

酶生物传感器检测环境污染应用前景良好。该文采用戊二醛-牛血清白蛋白交联法将锇-聚乙烯基吡啶(Os(bpy)2(PVP)10Cl2,Os-PVP)与辣根过氧化物酶(HRP)依次固定在丝网印刷电极上,制备电流型过氧化氢生物传感器。通过循环伏安法对修饰电极的氧化还原性质进行研究,并采用计时-电流法对传感器的固定化和工作参数进行了研究,以便提高信号响应的灵敏度和稳定性。在最适合条件下,底物在修饰电极表面进行催化反应的表观Michaelis-Menten常数kampp为1.79 mmol/L,并确定以HRP酶为标记物的免疫传感器所采用的底物浓度宜大于20倍的kmapp。     

纳米金增强DNA修饰金电极电化学性能的研究

采用小牛胸腺DNA修饰金电极并用纳米金增强了DNA在电极上的吸附量.Co(bpy)3 3被用作电子媒介体来表征通过恒电位法吸附在电极表面的DNA的变化过程,并通过循环伏安法测定Co(bpy)3 3在电极上的富集量;同时,考察了DNA修饰金电极在不同pH值及不同温度下的稳定性,发现纳米金使DNA修饰电极稳定性增加.     

Pt电极上1,4-丁二醇吸附和氧化过程的CV和EQCM研究

运用电化学循环伏安(cv)和电化学原位石英晶体微天平(EQCM)方法研究了0.1mol·L~(-1)H_2SO_4溶液中1,4-丁二醇(1,4-BDL)在Pt电极上的吸附和氧化过程.结果表明:1,4-丁二醇电氧化行为与电极表面氧物种有着密切关系.正向电位扫描中1,4-丁二醇在Pt电极上氧化产生2个氧化电流峰,峰电位和峰电流分别为0.62V、3.87A·m~(-2)和1.00V、13.2A·m~(-2);负向电位扫描中还出现一个1,4-丁二醇氧化电流峰,峰电位和峰电流为0.39V、12.0A·m~(-2),说明1,4-丁二醇在Pt电极上氧化遵循双途径过程.本文还从电极表面质量定量变化的角度提供了1,4-丁二醇反应机理的新数据。     

葡萄糖酶电极的稳态电流与葡萄糖浓度的关系

酶电极是近年来广泛应用的一种电化学传感器。本文在测定稳态标定曲线的基础上。根据稳态电流的特点和米氏方程导出[S]~(-1)—nFA/i~(ss)关系式并结合曲线拟合法测定葡萄糖酶电极的动力学参数。 实验采用三电极系统,研究电极为葡萄糖氧化酶电极(面积为0.2cm~2,酶膜中酶含     

芦丁修饰玻碳电极对烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的电催化氧化

研究了芦丁修饰电极的制备、电化学性质及其对NADH的电催化作用.修饰电极在0.1mol/L磷酸缓冲溶液中(pH 7.0)于0.0- 0.50 V电位范围内呈现一对氧化还原峰,其式量电位(E0′)为 0.305V.在pH 5.0-8.0范围内,其式量电位随pH值变化的斜率为-56.95 mV/pH.电极反应为2电子伴随着2个质子参与的过程,表观电极反应速率常数(ks)为18 s-1.该修饰电极对NADH具有很好的催化氧化作用.NADH浓度在0.1-5.0 m mol/L范围内其浓度与峰电流呈现良好的线性关系.     

NO在多壁碳纳米管修饰电极的电氧化行为

为研制生物医学和环境检测的NO电化学传感器,用碱和硝酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行功能化.采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗法(EIS)研究NO在多壁碳纳米管修饰电极上的电氧化行为,并探讨相应的反应机理.研究结果表明:当氧化电位较低(0.50～0.65 V)时,NO的电氧化受电极电位驱动,氧化速度随着电极电位的升高而加快;当电极电位达到一定值(0.70～0.80 V)时,其电极反应受电荷转移和扩散混合控制;当电极电位较高(0.85 V)时,NO的电极反应受扩散控制;与MWCNTs修饰电极相比,MWCNT-COOH修饰电极上反应的活化能(氧化峰电位)明显降低,其峰电流密度(反应速度)是MWCNTs修饰电极的1.4倍,说明MWCNT-COOH修饰电极能够有效地提高NO氧化的电催化活性和检测灵敏度.     

聚苯胺薄膜电极的制备及性能研究

文中在Pt电极上用循环伏安、恒电位和恒电流电化学聚合方法制备聚苯胺(PAn)薄膜,对PAn膜电化学合成条件进行了探讨。结果表明:循环伏安法的扫描电位上限、扫描速度、恒电位法的聚合电位、恒电流法电流密度等因素对PAn膜的物理和循环伏安特性都有很大的影响,同时酸性介质的浓度以及氯离子搀杂也极大地影响着PAn膜的性能。     

血清钙的离子选择性电极分析法测定研究

笔者采用上海电光器件厂生产的PCa-Ⅰ型钙离子选择性电极测定血清钙,该法比常用的超过滤法、凝胶过滤法、原子吸收法、络合滴定法等设备简单(使用pH计即可),试剂价廉易得,准确性高,易于推广。文中对实验条件作了详细介绍:钙离子标准溶液用分析纯CaCO_3配制,总离子强度调节缓冲剂(TISAB)为KCl和NaCI的混合溶液,其浓度均为0.1mol·L~(-1),TISAB和用量增加,电位基本不变。响应时间试验表明2分种后电位已达稳定。使用pH范围在6以上,电位基本不变,由于血清溶液的pH值在6左右,因此实际测定时不必进行调节。测定浓度范围为1×10~(-1)～1×10~(-3)mol·L~(-1)。笔者还作了共存离子影响试验,回收试验。对多例血清样品了进行测定,与临床普查结果一致。     

1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶镍电极电化学加氢机理

采用稳态极化法、循环伏安法和恒电位库仑法研究了1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶(ANDMU)在镍电极上的电化学加氢机理,实验体系为pH 3的硫酸硫酸钾水溶液。结果表明,在镍电极析氢电位之前,在-0.7~-0.8 V(相对于Hg2SO4参比电极)ANDMU即发生加氢反应。随着pH值降低,还原电流增大,加氢反应速度增大,还原电位正移。反应受扩散控制,增大搅拌速度和提高温度都可以提高反应速度。ANDMU在镍电极上的电化学加氢反应机理与在铂电极上的情况相似,都是溶液中氢离子在电极表面得电子生成原子态氢还原ANDMU的EC(电化学反应后耦联有化学反应)过程。     

辣根过氧化物酶修饰电极的电化学研究

制备了考马斯亮蓝和多壁碳纳米管混合物修饰玻碳电极（CBB G-250/MWNT/GC）,考察了固定在该修饰电极上的辣根过氧化物酶的电子转移情况。结果表明,辣根过氧化物酶在该电极上实现了稳定的直接电子转移反应,循环伏安图上出现了一对对称性良好的氧化还原峰。直接电子转移反应的表观速率常数k_s=4.68s^-1,式量电位E^0′几乎不随扫速（至少在20～270mV/s的扫速范围内）而变化,平均值为（-0.333±0.002）V（参比Ag/AgCl pH 7.0）。式量电位和pH的良好的线性关系表明该修饰电极上辣根过氧化物酶的直接电化学反应是有质子参与的。实验结果还证实了该修饰电极上酶对底物H₂O₂有良好的电催化活性。该方法可为生物传感器和生物燃料电池酶电极的制备提供基础数据。