肌红蛋白在氧化镍纳米粒子中的固定及新型生物传感器的制备.pdf

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1、第38卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第11期2010年11月ChineseJournalofAn~yticalChemistry1533—1537_’＼I《研究报告《盼曲DOI：10．3724／SP．J．1096．2010．01533肌红蛋白在氧化镍纳米粒子中的固定及新型生物传感器的制备宗水珍崔荣静费蕾李巍巍鞠烷先(常熟理学院化学与材料工程学院，常熟215500)(南京大学化学化工学院生命分析化学教育部重点实验室，南京210018)摘要研究了在氧化镍纳米粒子改性石墨电极(GE)上肌红蛋白(Mb)的直接电化学行为，并制备了新型H，O，传感器。

2、在0．1mol／L磷酸盐缓冲溶液(PBS，pH7．0)中，肌红蛋白有稳定而明确的氧化还原峰，电子转移速率常数为6．48／s；式量电位为一0．34V(·SCE)，表面覆盖量8．06×10。HIO1／／Cm。二甲亚砜(DMSO)的存在对加速肌红蛋白分子与电极之间的电子传递起了重要作用。光谱分析表明：固定在Mb／O／DMs0膜中肌红蛋白能保持其生物活性，对HO有电催化活性，电催化响应与HO浓度呈线性关系，线性范围为0．8～24~mol／L；检出限为0．039~mol／L。对HO的表观米氏常数为0．21mmol／L，灵敏度为4l7mAcmL／mol，呈现出高亲和

3、性。关键词氧化镍纳米粒子；生物传感器；过氧化氢；肌红蛋白；电子转移1引言研究蛋白质和酶的直接电化学和电催化，对于认识生命体内的电子转移机制和酶的催化机理以及重要生命物质在生命体内的代谢过程有着重要意义J。近期研究表明，利用表面活性剂’、溶胶。凝胶膜、离子聚合物』、纳米材料。。等通过包埋、交联、组装等形式将血红素蛋白质固定在电极表面，可以实现血红素蛋白质与电极的直接电子传递。随着纳米材料性质研究的深入，蛋白质(酶)分子在纳米粒子上的固定研究也备受关注’他'”J。肌红蛋白(Mb)表现出的生理功能及参与的代谢过程，大多数涉及电子传递过程，它是研究血红素类蛋白质

4、的直接电化学以及生物传感和电催化的理想模型。氧化镍(NiO)作为一种功能材料，对其功能开发及应用研究都非常活跃。本研究以NiO纳米粒子修饰石墨电极表面固定肌红蛋白分子，考察了蛋白质在此电极上的直接电化学行为，设计选择性、稳定性及重现性均佳，且准确、可靠、方便、灵敏的新型第3代生物传感器。2实验方法2．1仪器与试剂饱和甘汞电极、石墨电极(中国科学院南京土壤研究所研制)；CHI660C电化学工作站(上海辰华仪器公司)；TU一1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)；扫描电子图像分析仪(德国Gemini公司)；Vector22FT—IR

5、傅立叶红外光谱(Bruker公司)。M1882肌红蛋白(Mb，北京舒伯伟化工仪器有限责任公司上海分公司)，其它试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。溶液A：2．0g／LMb水溶液；溶液B：含4．0g／LNiO的二甲亚砜(DMSO)悬浮液；溶液c：4．0g／LNiO水溶液。2010~3—18收稿；2010~6—1l接受本文系国家自然科学基金(No．20905010)、南京大学“生命分析化学教育部重点实验室”2008年度开放课题项目(No．KLACLS08007)、常熟市科技局项目(No．CS200808)及常熟理工学院毕业设计(论文)团队课题项目资助E—mail

6、：hxju@nju．edu．Cn分析化学第38卷2．2电极制备氧化镍的制备参见文献[15]。改性石墨电极(GE)的面积为0．2641om，实验前先在WAW7(05)金相砂纸上打磨，再用0．05m氧化铝在麂皮上打磨呈镜面，每次抛光前都必须将电极用二次蒸馏水充分冲洗，抛光结束后依次用丙酮和二次蒸馏水超声清洗5rain，最后在室温下晾干。制备6种电极：(1)裸电极：不加修饰物；(2)NiO／DMSO／GE电极：5LB+10LH20；(3)Mb／GE电极：10I．~LA+5txLH20；(4)Mb／NiO／GE电极：10mLA+5LC；(5)Mb／DMSO／GE

7、电极：10LA+5LDMSO；(6)Mb／NiO／DMSO／GE电极：10txLA+5LB，放人干燥瓶中2h，使水分缓慢挥发以形成均匀膜，然后将电极置于恒温18℃的密封瓶中过夜，干燥后即制得6种电极。将6种电极用二次蒸馏水冲洗干净，在4℃、PBS(pH7．0)中保存待用。2．3测试方法使用三电极系统，修饰GE为工作电极，铂丝为辅助电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，与CHI660C电化学工作站连接进行电化学测量，无特别说明，电位值均是相对于SCE的电位。循环伏安实验在恒温(18±0．2)、静止的电化学电解池中进行。通过升高电解池温度并在相应温度处恒温

8、20rain，记录循环伏安图的方法来考察Mb／Ni0／DMs0／GE的稳定性。所