多蛋白质生物界面的构建及其电化学生物传感研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：王瑜签字日期：加易年多月?口日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解江西师范大学研究生院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西师范大学研究生院可以将学位论文的全部或部分内

2、容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：至荫签字日期：沙歹年易月Io日导师签名：室乎汐签字日期：扣侈年占月f。日摘要IIIIIlllllllIIIFIIIIIIIIIrllIY2391742多蛋白质生物界面的研究，有助于了解生物系统中酶促反应的机理。探讨生物界面中氧化还原蛋白质(或酶)的电子传输过程，能为了解真实生物体系的电子传输机理提供参考以及发展高灵敏的电化学生物传感器等。多蛋白质生物界面构建的传感器具有选择性高、操作简单、分析速度快和有望进行在线活体检测等优点，在食品检测、环境

3、监测以及探究生命体信息传递规律等方面均有重要应用前景。将具备良好导电性和生物相容性的复合材料以及能很好地保持酶活性的生物分子材料用于固载多蛋白质，以构建有利于电子转移的生物界面。本研究致力于发展新型材料固定化技术，以改善所固定的生物蛋白质分子的活性、提高生物传感器的性能。实验中构筑了一系列多蛋白质生物界面以揭示蛋白质问的相互作用机理和信息传递规律，并发展性能优越的电化学生物传感器。具体的研究工作如下：1．(GOD／ConA)。二蛋白质多层膜界面的构建及其电化学葡萄糖传感器的研究。利用电沉积技术在玻碳电极(GCE)表面制备金纳米粒子．壳聚糖(AuNPs．CHIT)纳米复合材料修饰

4、电极。由于AuNPs．CHIT纳米复合材料具有大的比表面积和良好的生物相容性，有利于刀豆球蛋白A(ConA)固载于修饰电极表面上，再利用ConA与葡萄糖氧化酶(GOD)之间的凝集素．葡糖基生物特异性结合，固载GOD分子，最后重复固载ConA和GOD制备多层膜界面。凝集素．葡糖基生物特异性结合方式能使蛋白质GOD定向吸附在电极表面从而可用于研究酶的直接电子传输。同时采用层层自组装(LBL)技术，可以增大GOD的固载量。实验详细研究了GOD的直接电化学和电催化特性，并测试了检测葡萄糖的性能指标。2．基于GOD．CytC共固载于AuNPs．CHIT修饰电极上构建的新型葡萄糖传感器的研

5、究。首先将AuNPs．CHIT电沉积到GCE表面上，再将GOD．CytC共固载于AuNPs．CHIT／GCE修饰电极上。AuNPs．CHIT复合材料大的比表面积和良好的生物相容性可增大C)rtc．GOD在电极上的表面覆盖度。此外，CytC能为GOD提供一个生物相容的微环境从而很好地保持GOD的生物活性，并且有利于实现GOD的直接电子传输。实验发现在检测葡萄糖时，GOD．Cytc／AuNPs．CHIT／GCE二蛋白质修饰电极比GOD／A心婵s．CHIT／GCE单蛋白质修饰电极的检测范围更宽、检出限更低，这是因为GOD在02存在时将葡萄糖催化氧化生成葡萄糖酸和H202，同时消耗02

6、。而CytC能将H202歧化分解为水和02，使支持电解质溶液中的02消耗更慢，从而使检测范围变宽。此研究为构筑性能更加优越的二蛋白质生物界面葡萄糖传感器提供依据。3．基于LBL的(HRP．Cytc／DNA)。多层膜的电子传输及电催化研究。利用LBL技术在CytC单层膜电极上交替修饰DNA和二蛋白质HRP．CytC，制备二蛋白质多层膜界面。实验研究了组装层数对界面性能、蛋白质相互作用以及电子传输的影响。比较了二蛋白质多层膜界面与单蛋白质多层膜界面电催化性能的异同，优化了界面的构筑条件，揭示了蛋白质界面中信息的传递规律，测试了传感器的性能。基于此二蛋白质多层膜界面构建了高性能的H2

7、02电化学传感器。4．以ConA为载体的Cytc．HRP三蛋白质单层膜界面的构建及H202电化学传感器的制备。先制备HRP单层膜电极，接着利用HRP的葡糖基与ConA进行特异性结合将ConA固载，再组装HRP．CytC混合蛋白质于电极上。ConA能和混合蛋白中的HRP结合，从而成功制备三蛋白质单层膜界面。ConA与HRP的特殊生物识别作用为HRP．CytC提供一个生物相容的微环境，同时三蛋白质之间能直接接触，使研究蛋白质的相互作用成为可能。实验中比较了三蛋白质单层膜界面与二蛋白质单层膜界面性