基于多壁碳纳米管的三电极血乙醇生物传感器的研究

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1、第38卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究简报第3期2010年3月ChineseJournalofAnalyticalChemistry389～392DOI:10.3724/SP.J.1096.2010.00389基于多壁碳纳米管的三电极血乙醇生物传感器的研究111122*11甄生航郑军邹超世王艳朱洋邓世雄谢国明王箭12(重庆医科大学医学检验系，重庆400016)(重庆医科大学基础医学院法医研究所，重庆400016)摘要采用丝网印刷技术在PVC基板上印制三电极，将多壁碳纳米管、麦尔多拉蓝、乙醇脱氢酶(ADH)以+及氧化型辅酶Ⅰ(NAD)依次修饰在工作电极表面，然后在该三电极表面贴一层亲

2、水膜，形成一个5μL反应池，制成血乙醇检测新型生物传感器检测条。结果表明，此生物传感器具有良好的准确性和稳定性;检测线性范围为0.5～20mmol/L，r=0.99493;检出限为0.22mmol/L;电流达到95%稳态时间小于15s。考察了pH值、温度及干扰物对生物传感器的影响。用此生物传感器和顶空气相色谱法对10份全血标本乙醇浓度平行测试，两者相关性良好r=0.97583。利用虹吸现象吸取微量全血直接定量测定乙醇浓度是此生物传感器的特点。关键词血乙醇;丝网印刷技术;多壁碳纳米管;生物传感器1引言血乙醇浓度定量检测结果是判断驾驶人员是否饮酒的重要依据。近年来，用生物传感器检测血乙［1，2

3、］醇浓度的研究取得了进展。血乙醇生物传感器主要包括乙醇氧化酶(AOX)和乙醇脱氢酶［3，4］(ADH)两种类型。基于ADH的乙醇生物传感器的特异性和稳定性都优于AOX型，但是直接氧化［5］还原型辅酶Ⅰ(NADH)需要高的超电势，并且氧化产物的堆积会产生钝化作用，导致电极检测性能下降。上述方法都是在大体系电解池中进行检测，线性范围不够宽，实际样品采血量大，样品需预处理。［6，7］麦尔多拉蓝(MB)作为电子介体能在低电位下氧化NADH，减少钝化作用及其它电活性物质的干扰，提高传感器检测乙醇的特异性和稳定性。多壁碳纳米管(MWCNT)作为一种纳米碳材料，因具有大的比表面积、好的生物相容性，且可加

4、快电子传递、增加电流响应、提高检测灵敏度和线性范围、降低氧化［3，8～10］NADH的过电势，而被广泛用于生物传感器的研究中。本研究采用丝网印刷技术在PVC基板上印+制三电极，将多壁碳纳米管(MWCNT)、麦尔多拉蓝(MB)、乙醇脱氢酶(ADH)以及氧化型辅酶Ⅰ(NAD)依次修饰在工作电极表面，然后在该三电极表面贴上一层亲水膜，形成一个5μL反应池，制成血乙醇检测新型生物传感器检测条。结果表明，此生物传感器明显增大了检测线性范围，可对驾驶人员全血直接分析。2实验部分2.1仪器与试剂μAUTOLABⅢ电化学工作站(荷兰Ecochemie公司)，SC-2000顶空气相色谱仪(重庆川仪九厂)，Y

5、KP-2008×1400手动丝网印刷机(顺德盛江印刷机械厂)。乙醇脱氢酶(ADH，批号:A3263-15KU)、氧化+型辅酶Ⅰ(NAD)、5%(m/V)Nafion117溶液、麦尔多拉蓝(MB)均购于Sigma-Aldrich公司，牛血清白蛋白(BSA，罗氏诊断试剂公司)，羧基化多壁碳纳米管(MWCNT，纯度>95%，成都有机化学研究所)，银浆427SS、AgCl、碳浆423SS(分析纯，Acheson公司)，实验用水均为超纯水，磷酸盐缓冲液(PBS，0.1mol/L，pH8.0)，5mmol/L乙醇底物溶液(PBS配制)，全血乙醇样品取自重庆医科大学法医验伤所。2.2丝网印刷三电极的制备

6、在PVC基板上印刷3根导电银轨道，然后对应各轨道依次印刷碳工作电极、碳对电极和Ag/AgCl参比电极，工作电极为圆盘状，直径3mm。最后在导电银条上印刷PVC绝缘油墨，并留出长0.6cm的接线端。图1为丝网印刷电极扫描图。2009-07-02收稿;2009-11-07接受本文系重庆市科技攻关项目(No.CSTC2009AC5145)资助项目*E-mail:guomingxie@cqmu.edu.cn390分析化学第38卷2.3三电极血乙醇生物传感器的制备取5%(m/V)Nafion117溶液、无水乙醇，配制0.5%(m/V)Nafion-乙醇溶液，加入MWCNT后超声1h，得1g/LNaf

7、ion-乙醇-MWCNT混合液。取此混合液3μL滴加到工作电极表面，室温干燥后形成一层图1丝网印刷电极扫描图Nafion-MWCNT膜。然后把此电极放入1mmol/LMB的PBS中浸泡Fig.1Scanogramofthescreen-+10min，使MB固定到Nafion-MWNCT膜中。将2mgADH，2mgNAD，printedelectrodes6mgBSA溶于200μLPBS中，取配制好的酶液3μL滴加到Naf