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1、第25卷第1期分析科学学报2009年2月Vol.25No.1JOURNALOFANALYTICALSCIENCEFeb.2009文章编号:100626144(2009)0120051204纳米金葡萄糖氧化酶修饰电极对葡萄糖的电化学行为研究1,2132汪海燕,吴蓉,金葆康(1.巢湖学院化学系,安徽巢湖230038;2.安徽大学化学化工学院,安徽合肥230039)摘要:利用自组装技术固定化酶稳定的优点,及纳米金的高灵敏电催化作用制备了纳米金修饰葡萄糖氧化酶修饰金电极。结果表明,制备的修饰电极对葡萄糖具有很好的电催化氧化功能。在选择的条件下,修饰电极对葡萄糖在0～28mmol/L浓度范围内呈线
2、性响应,响应时间为15s,检出限为0.27mmol,响应电流的平均密度为33.522nA/cm,两周后响应值保持88%,可满足实际应用要求。关键词:纳米金;葡萄糖氧化酶;修饰电极中图分类号:O657.15文献标识码:A酶具有高度单一性,能够在复杂体系中不受其他物质的干扰,准确识别底物并发生专一化的反应,快[1,2]速检测出底物的浓度。目前,酶生物传感器已广泛用于临床、食品及环境检测等领域。其中葡萄糖生物传感器可为糖尿病患者的临床诊断提供重要的信息,所以基于葡萄糖氧化酶(GOx)的葡萄糖传感器也已经被广泛研究。GOx在催化底物葡萄糖的氧化过程中自身被还原,为了使酶反应持续下去,必须让还原态
3、的GOx迅速转化为氧化态的GOx。在自然的酶反应中是依靠分子氧使还原态的GOx转化为氧化态的GOx,但依据这一反应制成的传感器工作电位较高,一般为0.7V(vs.SCE),且要求氧浓度恒定。本文将纳米金与GOx同时固定在双巯基修饰的金电极上,先后修饰4,42二甲基对苯硫醇(MTP)、纳米金和硫辛胺,然后利用席夫碱反应使戊二醛先后与硫辛胺和GOx进行交联。用电化学循环伏安法对多层膜形成过程进行跟踪,结果表明,该多层膜是一个逐步形成的均匀过程。用I～t曲线法研究了该酶电极对葡萄糖的电催化氧化。结果表明,该酶电极对葡萄糖具有很好的电催化氧化功能,催化电流与葡萄糖浓度在一定范围内成正比,响应迅速
4、,性能稳定,具有较高灵敏度,可满足实际应用要求。1实验部分1.1仪器与试剂CHI630B电化学分析仪。电化学实验采用三电极系统:以金电极(Φ=4mm)和修饰好的金电极接在M283电化学系统(PARC,EG&G,USA)的附件(Model,616RDE)上构成旋转圆盘电极作为工作电极,铂丝为对电极,Ag/AgCl(3mol/LKCl)电极为参比电极。MTP(本实验室合成),GOx、硫辛胺、尿酸(Aldrich),戊二醛、HAuCl4、抗坏血酸(上海试剂厂),葡萄糖(中国医药集团上海化学试剂公司),其余试剂均为分析纯。实验用水为二次石英重蒸水。1.2修饰电极的制备[3]裸金电极的预处理同文献
5、。将处理好的电极浸到1mmol/LMTP(b)溶液中6h后取出,先后用无[3]水乙醇和二次水反复冲洗干净,将其放入2mg/mL的氯金酸溶液中,于-200mV下电还原2min(c),修饰纳米金(NG)颗粒,取出,二次水洗净后悬于1mmol/L硫辛胺(d)的乙醇溶液中24h后取出,二次水收稿日期:2008203214修回日期:2008204229基金项目:国家自然科学基金(No.20475001);安徽省优秀青年自然科学基金(No.06044096);人事部留学回国人员科研启动基金;巢湖学院科学研究基金(XLY2200704)3通讯联系人:金葆康,男,教授,博士生导师,研究方向:电分析化学,
6、光谱电化学.51第1期汪海燕等:纳米金葡萄糖氧化酶修饰电极对葡萄糖的电化学行为研究第25卷冲净后悬于2.5%戊二醛(e)水溶液中2h后取出,氮气吹干,将电极倒置,在电极表面滴上一滴5mg/mLGOx(PBS,pH=6.5)(f),于冰箱中4℃保存一昼夜后,用PBS(pH=6.5)溶液淋洗,去除多余GOx。制得[4,5]的电极用含有0.5%BSA的PBS(pH=6.5)溶液淋洗,以封闭未反应的活泼酯基团,再悬于PBS溶液中,于冰箱中4℃保存备用。上述逐步修饰后的电极依次记为b:MTP/Au,c:NG/MTP/Au,d:TA/NG/MTP/Au,e:GD/TA/NG/MTP/Au,f:GOx
7、/GD/TA/NG/MTP/Au。2结果与讨论2.1修饰电极的表征如图1所示,将每一步修饰后的电极进行循环伏安扫描。裸金电极修饰MTP(b)6h后,无氧化峰和还原峰,且充电电流4-/3-很小。在电还原修饰纳米金颗粒(c)后,[Fe(CN)6]电对的氧化峰与还原峰电位差△Ep为69mV,随后修饰硫辛胺(d)、戊二醛(e)、葡萄糖氧化酶(f)后,△Ep均逐渐增大,且氧化峰和还[6]原峰电流均逐渐减小,与文献结果一致。△Ep的变化,显示[
