不同电位下酶修饰金电极和裸金电极的电流响应
葡萄糖氧化酶(GOD)可高选择性地催化葡萄糖的氧化. 在溶液中与氧气共存时, 氧气可氧化GOD的还原态而再生GOD, 而氧气同时被还原成H2O2, 通过检测酶反应产物H2O2的氧化或还原电流可检测葡萄糖. 自Hicks等人于1967年首次报道葡萄糖氧化酶修饰电极检测葡萄糖以来, 因其重要的生物催化学科背景和血糖检测的临床意义, 其基础和应用研究一直非常活跃, 尤其是近年来采用纳米金和碳纳米管(CNTs)等纳米材料制作酶电极的研究报道甚多.
酶电极制作和酶固定过程通常难以避免酶的吸附, 故吸附酶的活性和比活性测量是生物催化和酶电极制作过程中一个重要的基础问题.一般认为酶在金属电极表面吸附后而变性, 使电极上吸附酶基本失活, 但在纳米粒子上吸附酶的活性可增强. 然而, 迄今GOD等酶的吸附动力学和吸附酶比活性的定量测量等方面的研究鲜见文献报道.
电化学石英晶体阻抗(EQCI)法是一种多参数电化学石英晶体微天平(EQCM)技术, 可在电化学反应现场动态检测电极表面低至ng级的质量、溶液粘密度及修饰膜粘弹性等参数的变化, 已广泛用于电化学和电分析化学等领域的研究.
湖南师范大学化学化工学院谢青季等人采用石英晶体微天平(EQCM)技术监测了裸金电极、镀金和碳纳米管修饰金电极上葡萄糖氧化酶(GOD)的吸附过程. 通过EQCM 测量吸附固定的GOD质量, 并实时检测酶反应产物H2O2的氧化电量, 求算了各表面上吸附态GOD的比活性(ESAi).结果表明, 各表面上均可吸附一定的GOD, 且吸附态GOD均有一定的酶活性;修饰CNTs可增大酶吸附量和酶电极对葡萄糖的响应电流, 但ESAi随CNTs修饰量的增大而降低; Au电极上电镀金后,酶吸附量和酶电极对葡萄糖的响应电流亦增大, 但ESAi与裸金电极上的基本一致.