电流型酶传感器的研究进展

综述了国内外电流型酶传感器的研究发展现状.对酶电极制备中酶的各种固定化方法的特点、优势进行了探讨;对电子媒介体对传感器电流响应增强的作用机理、种类及电极修饰等进行了阐述,并讨论了干扰因素及解决的办法;进而对电流型酶传感器的研究发展前景予以展望.     

酶电极法测定肌苷片中肌苷

以固定化核苷磷酸化酶(EC 2.4.2.1)、黄嘌呤氧化酶(EC 1.2.3.2)与过氧化氢电极构成电流型酶电极,研究了肌苷酶电极分析法的各种分析条件及参数,并与紫外分光光度法对比测定了肌苷片中肌苷含量。酶电极法测定结果与紫外法测定结果之间有较好的一致性。采用酶电极法测定肌苷片中肌苷含量专一性高、成本低、分析速度快。     

生物功能电极：Ⅱ.酶修饰电极反应动力学

分别用吸附交联法和共价键合法将葡萄糖氢化酶修饰在破碳电极表面上，并用循环伏安法和旋转圆盘电极技术研究其生物电催化动力学．提出酶修饰电极的界面模型并导出电极上酶促反应的稳态动力学表达式，从而指出由电化学方法测得的固定化酶表观动力学参数的物理意义．讨论了酶修饰电极的电而响应特性与固定化酶的性质、酶电极界面的几何特征、溶液中的传质以及电子传递体在电极基体上的电荷传递动力学等因素的关系．     

固定化条件对葡萄糖酶电极响应性能的影响

用微铂盘电极和交联法制得的酶膜构成葡萄糖酶电极，测定其电流响应特性，研究了酶的固定化条件：酶含量以及载体蛋白和交联剂的用量等，对响应特性的影响。提出较适宜的酶电极制备方法，并检测了所得的电极在不同ｐＨ溶液中的灵敏度，指出其最佳操作条件。     

酶电极法测定氯化琥珀胆碱注射液中氯化胆碱含量

以固定化胆碱氧化酶(EC 5896)复合H2O2电极构成电流型酶电极生物传感分析仪,酶电极测定线性范围:0 mg.L-1~200 mg.L-1,精度RSD<1.5%,响应时间:40 s,固定化胆碱氧化酶膜使用寿命大于60 d,实际测定氯化琥珀胆碱注射液中氯化胆碱含量回收率:100.3%~102.3%,采用酶电极法测定氯化琥珀胆碱注射液中氯化胆碱含量具有专一性高、成本低、分析速度快等优点。     

聚合膜固定葡萄糖氧化酶及酶活性分析

采用电化学石英晶振阻抗分析法,测定了中性缓冲溶液中葡萄糖氧化酶在去甲肾上腺素电氧化聚合膜中固定化酶的量;并结合安培法,定量检测了固定化酶(ESAi)和游离酶(ESAn)的比活性以及固定化酶相对于游离酶的酶相对比活性(ERA).另外,采用扫描电化学显微镜(SECM)监测了酶电极检测电位下"泄漏"H2O2的氧化电流,并分析该泄漏电流的存在可能是引起酶电极ERA偏低的重要原因.     

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。     

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。     

酶电极特性参数与酶电极的基本理论

提出用表征酶催化反应速度的参数()与表征扩散速度的参数(')之比作为酶电极特性参数(φ)来表述酶电极的基本方程具有优点,导出了借助此参数表示酶电极电位响应值与响应时间的方程式,讨论了影响因素。对于电流测量法酶电极的二种基本情况也均可用参数(?)及(?)以相似的形式表述电流响应值,其比值为一简单数值φ/2。证明在电位测量法中当响应时间大于1.7τ(=(?))时可认为已达稳态(仅差1毫伏,φ>1.7),但电位值较最大值低17.5毫伏。证明φ值虽变化达三个数量级,响应时间变化仍不到一倍。     

辣根过氧化物酶/聚邻苯二胺膜电极上苯二酚生物催化氧化的动力学研究

用酶的电化学固定化方法制备辣根过氧化物酶／聚邻苯二胺膜（ＨＲＰ／ＰＰＤ）电极．以对苯二酚和邻苯二胺在该酶电极上的氧化为模型体系，讨论了有机物生物催化氧化的一般动力学模式以及影响酶电极检测的因素．邻苯二胺可在辣根过氧化物酶的存在下发生聚合，因而它在ＨＲＰ／ＰＰＤ电极上的氧化过程比对苯二酚的复杂．测定了不同电位下对苯二酚在ＨＲＰ／ＰＰＤ电极上的反应动力学参数，并根据实验结果确定该有机物检测的合适工作电位．     

辣根过氧化物酶／聚邻苯二胺膜电极上苯二酚生物催化氧…

用酶的电化学固定化方法制备辣根过氧化物酶／聚邻苯二胺膜（ＨＲＰ／ＰＰＤ）电极－以对苯二酚和邻苯二胺在该酶电极上的氧化为模型体系，讨论了有机物生物催化氧化的一般动力学模式以及影响酶电极检测的因素，邻苯二胺可在辣根过氧化物酶的存在下发生聚合，因而它在ＨＲＰ／ＰＰＤ电极上的氧化过程比对苯二酚的复杂，测定了不同电位对苯二酚在ＨＲＰ／ＰＰＤ电极上的反应动力学参数，并根据实验结果确定该有机物检测的合适工作电位     

BSTR酶反应器中布洛芬的酶促拆分及反应动力学研究

为了提高固定化扩展青霉TS414脂肪酶(PEL)对外消旋布洛芬的拆分效率, 利用均匀设计的实验方法,在酶反应器中考察和优化了布洛芬、固定化脂肪酶、1-丙醇等几个参数对拆分反应的影响. 优化后的实验结果表明:当反应体系中布洛芬为200 mg,固定化酶的加量为6 g, 1-丙醇为0.383 mL,反应达到平衡时,布洛芬拆分反应的底物转化率接近50%,底物的对映体过量值达到94.3%,产物的对映体过量值则稳定在98%以上.而且固定化PEL催化拆分反应的周期缩短至12 h.同时,基于乒乓反应机制的动力学方程,建立了相应的拆分反应动力学模型,并得到了该模型的有关参数.     

Burkholderic cepecia 1003产海因酶固定化条件

海因酶是利用海因酶法制备手性氨基酸的关键酶.采用Eupergit C、Eupergit C250L及其氨基化后的载体作为固定化介质,对酶液pH值、蛋白浓度、固定化时间以及EDC用量等参数对海因酶固定化过程的影响进行研究,并在实验范围内,得到了上述参数的最优值.研究表明,环氧基载体的最适固定化条件为：酶液pH值为7.0,酶液蛋白质量浓度为0.4mg/mL,固定化时间为20 h;氨基载体最适固定化条件为：酶液pH值为8.0,酶液蛋白质量浓度为0.4 mg/mL,固定化时间为10 h,EDC用量：Eupergit C（-NH2）为70μL,Eupergit C250L（-NH2）为120μL.其中以Eupergit C250L为固定化载体,海因酶的活性回收率可高达87%,且固定化酶的稳定性也较好,酶活半衰期长达2 500h左右,具有较好的稳定性.     

聚合膜固定葡萄糖氧化酶及酶活性分析

采用电化学石英晶振阻抗分析法,测定了中性缓冲溶液中葡萄糖氧化酶在去甲肾上腺素电氧化聚合膜中固定化酶的量;并结合安培法,定量检测了固定化酶(ESAi)和游离酶(ESAn)的比活性以及固定化酶相对于游离酶的酶相对比活性(ERA)。另外,采用扫描电化学显微镜(SECM)监测了酶电极检测电位下"泄漏"H2O2的氧化电流,并分析该泄漏电流的存在可能是引起酶电极ERA偏低的重要原因。     

重金属离子对葡萄糖氧化酶电极抑制作用的研究

采用二氧化硅溶胶-凝胶固定化酶技术制备了葡萄糖氧化酶电极,优化了酶电极的工作条件。考察了酶电极的响应性能以及Hg^2＋,Fe^3＋等重金属离子对酶电极响应的抑制影响。实验结果表明在E=0．8V,pH=5．0,θ=25℃时,Hg^2＋,Fe^3＋的存在抑制了酶电极对葡萄糖的电流响应,且抑制电流的大小和重金属离子浓度在一定范围呈线性关系,线性范围分别是0～1．5μmot／L和0～60μmol／L。将被抑制的酶电极浸入EDTA溶液中10min后,酶电极可以恢复部分响应性能。     

电流法酶电极：稳态响应特性与酶膜设计

描述电子传递体参与工作时电流法酶电极的稳态响应特性。根据电子传递体处于溶液中或固定在酶膜中,分别提出数学模型并导出实用的稳态电流关系式。讨论了溶液中传质、酶膜性能和电子传递体本质对响应特性的影响,为传感器酶层设计提供了依据。     

红外光谱对苯胺的电聚合及其酶固定分析

应用红外光谱和扫描电镜配合进行苯胺在铂金电极上的电聚合及其葡萄糖氧化酶固定化实验条件的探索⒚实验结果表明,高氯酸根阴离子掺杂的膜经过阴极化去杂后再固定酶,可以提高电极对葡萄糖响应的灵敏度和稳定性⒚     

三层媒质中的镜像法及其在普通电阻率测井中的应用

将二层媒质中的镜像原理推广到三层媒质,建立点电流源位于任意位置时三层媒质中的电位计算解析公式,应用于计算三电极梯度电极系在三层地层中的测井响应。归纳总结测井响应特征与三电极在地层中的位置关系。电位与三层媒质镜像源的关系揭示了测井响应机理。利用COMSOL有限元软件数值计算验证了三层媒质镜像原理计算三电极梯度电极系测井响应的有效性。三层媒质镜像原理可用于获取各种电极系测井在三层导电媒质中的响应计算解析式,为电极系参数设计和响应特征分析提供理论依据。     

导电酶膜葡萄糖传感器的研究

酶的固定化是酶电极制作中最关键的一步，有关酶固定化技术已有许多报道［１￣１０］，本文设计了一种用二茂铁修饰的，以戊二醛为交联剂将葡萄糖氧化酶固定在一特殊的导电纸基上的方法，此法制得的酶膜与玻碳电极组成酶电极，在２５℃，ｐＨ＝７磷酸盐缓冲液中，线性范围为０～１２ｍｍｏｌ／Ｌ，有效使用寿命达３０ｄ．由于此电极的制作方便及其可分离性使之易于商品化．     

固定化脲酶的制备及其在废水处理上的应用

固定化酶和固定化细胞近年来获得迅速发展,虽然早在1916年已有固定化酶的研究报导,但作为工业上的生产应用是在七十年代才开始的,目前较大量生产应用的固定化酶主要有葡萄糖异构酶,氨基酸酸化酶,蛋白质水解酶和脲酶等.目前固定化脲酶主要应用于医疗和制备脲酶膜电极.应用于含尿素废水处理报导极少,主要有荷兰的报导,是关于用砂子作为载体的固定化脲酶的逆流多层床应用于已解吸氨的含尿素废水处理.目前国际上应用于化肥厂尿素废水处理的方法主要是高温高压水解法,我国也进口了一套这种装置,但至今尚未正常运行,主要原因是消耗能源较多.所以化肥厂的含尿素废水处理问题至今仍未基本解决.本文主要介绍固定化脲酶性质与载体结构关系及其应用于含尿素废水处理的部分结果.