铂纳米颗粒增效的电流型L-乳酸生物传感器.pdf

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1、第38卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第1期2010年1月ChineseJournalofAnalyticalChemistry57～61基于Sol-gel膜和多壁碳纳米管／铂纳米颗粒增效的电流型．乳酸生物传感器贺晓蕊于京华葛慎光张秀明林青朱晗封烁袁靓黄加栋(济南大学化学化工学院，泉城学院，医学与生命科学学院，济南250022)摘要构建了基于多壁碳纳米管(Multi—walledcarbonnanotubes，MWCNTs)和铂纳米颗粒(Pt—nano)的电流型哥L酸生物传感器。将sol—gel膜覆盖在

2、￡晋L酸氧化酶(L-lactateoxidase，LOD)和MWCNTs／Pt—nano修饰的电极表面。实验结果表明：传感器的最佳工作条件为：检测电压0．5V；缓冲液pH6．4；检测温度25℃。此传感器的响应时间为5s，灵敏度是6．36(mmol／L)。连续检测4星期其活性仍保持90％，线性范围为0．2—2．0mmol／L，且抗干扰能力强。在实际血样的检测中，此传感器与传统的分光光度法具有很好的一致性。关键词生物传感器；L一乳酸；溶胶一凝胶；铂纳米颗粒；多壁碳纳米管1引言临床医学、牛奶工业、葡萄酒工业、生物技术和运

3、动医学等领域都需要灵敏、快速的一乳酸检测方法。特别是血乳酸水平能够反映人体的多种病理状态。传统的L哥L酸的检测主要采用分光光度计法。但这种方法过程复杂、成本高。生物传感器因其选择性高、响应快和重复性好等优点被认为是最适合的生化分析仪器之一。目前，关于检测乳酸含量的电化学传感器已有报道_2．3j。但简便、便宜和选择性高的一乳酸传感器依然是目前研究的热点。碳纳米管(Carbonnanotubes，CNTs)拥有许多特殊性质，如高电导性、高化学稳定性，以及非常高的机械强度和系数。CNTs包括单壁碳纳米管(Single—w

4、alledcarbonnanotubes，SWCNTs)和多壁碳纳米管(Multi—walledcarbonnanotubes，MWCNTs)。当被用作电化学反应的电极材料时，SWCNTs和MWC—NTs都有提高电子转移反应的能力。研究表明：MWCNTs可增强电极表面的电催化活性和增大其表面积。文献[7～9]表明：CNTs修饰的电极能够显著增强儿茶酚胺神经传递素、细胞色素C、抗坏血酸、NADH和肼复合物的电化学性能。CNTs能够提高NADH和H0的电子转移反应，这表明它在基于脱氢酶和氧化酶的电流型生物传感器方面有广

5、阔的应用前景¨。铂纳米颗粒(Patinumnanoparticles，Pt—nano)是一种有效的酶传感器的构建材料。它具有很好的生物相容性、大的表面积及对H，O，的催化能力强“。本研究构建了基于MWCNTs和Pt—nano的电流型￡哥L酸生物传感器。为阻止电极表面上的酶分子的丢失和提高传感器的抗干扰能力，采用Sol—gel膜[1覆盖LOD／MWCNTs／Pt—nano电极表面。对构建的生物传感器的检测范围、响应时间、敏感性和稳定性进行了研究。考察了pH值、电位、温度和电活性干扰物对传感器电流的影响，并将此传感器应

6、用于全血分析。2实验部分2．1试剂与仪器哥L酸氧化酶(LOD，E．C．1．1．3．2，34units／mg，fromPediococcusspecies)、二甲基亚砜(DMSO)、正硅酸四乙酯(TEOS，99％)、TritonX100均购自Sigma公司；．乳酸、．乳酸锂购自Fluka公司；多壁碳纳米管(MWCNTs，直径约15nm，纯度95％，中科院成都有机化学研究所)；氧化铝粉末(Merck公司)；2009-03-31收稿；2009-08．10接受本文系国家自然科学基金(Nos．30700535，3097205

7、6)、国家863计划(No．2007AAt0Z430)、中韩(NSFC．NRF)I~合资助合作与交流项目(No．3091l140278)资助}E·mail：chm2huangjd@ujn．edu．err58分析化学第38卷HPtC1·6HO(天津市第二化学试剂有限公司)；磷酸盐缓冲液(0．05mol／LKH，PO，0．05mol／LKzHPO，0．1mol／LKC1)作为支持电解质。其它试剂均为分析纯，无需纯化直接使用。实验用水为去离子水。电化学测试在283电化学工作站(EG&G，USA)上进行，使用270软件。采

8、用传统的三电极体系：Sol—gel／LOD／MWCNTs／Pt—nano修饰的玻璃碳电极(Glasscarbonelectrode，GCE，：3mm)作为工作电极，铂片作为对电极，Ag／AgC1作为参比电极。电流的测定是在搅拌的条件下进行的。2．2Sol-gel标准溶液、纳米铂溶液和MWCNTs标准溶液的配制在烧杯中按照一定的比例加人TEOS，HO和0．1m