传感器的制作过程
生物传感器由于其独特的专一性和高效性, 在过氧化氢、葡萄糖、胆固醇、抗体抗原等生物物质的检测方面应用前景广泛. 而在生物传感器制作过程中的一个关键问题是酶的固定, 既要简单快速, 又要增大酶的负载量和保持酶的活性, 并对各种酶有很好的适用性. 近年来, 由于纳米金(GNs)材料除了具备纳米材料共有的比表面大、表面反应活性高、有宏观量子隧道效应等良好催化性质外, 还具有独特的亲水性和生物相容性, 因而被广泛应用于生物传感器的制备. 特别是以Frens法制备得到的GNs, 因为其对过量的柠檬酸根阴离子的吸附而荷负电荷, 所以可以通过静电吸附作用来固定酶分子.研究发现GNs与有机物分子中的硫原子和氮原子可以形成作用力较强的共价键, 这也为酶分子在电极上的固定提供了有效的途径. 为了进一步加快生物传感器的电子传导速率, 提高灵敏度, 各种电子媒介体被广泛应用于生物传感器的制作, 包括二茂铁及其衍生物、醌类化合物、靛酚类化合物、金属配合物等. 其中硫堇(Thio)是一种吩嗪类阳离子染料小分子, 结构与亚甲基蓝相似, 具有良好的电化学活性和静电吸附作用力, 从而被广泛使用作为一种良好的电子媒介体. 由于Thio分子结构中含有可同时与GNs形成共价键的硫原子和氮原子,且荷正电荷, 因此Thio分子与GNs之间存在强烈的相互作用力.
中山大学化学与化学工程学院邹小勇等人在铂电极上自组装一层纳米金(GNs), 构建负电荷的界面, 然后通过金-硫、金-氮共价键合作用和静电吸附作用自组装一层阳离子电子媒介体硫堇(Thio). 再以同样的作用自组装一层GNs和辣根过氧化酶(HRP)的混合物, 最后在电极最外层滴加一层疏水性聚合物壳聚糖(Chit), 由此制备了一种新型的过氧化氢生物传感器. 研究了工作电位、检测底液 pH、温度对响应电流的影响, 以及GNs和HRP之间的相互作用, 探讨了传感器的表面形态、交流阻抗、重现性和稳定性. 该传感器的酶催化反应活化能为 12.4kJ/mol, 表观米氏常数为 6.5×10-4mo/L, 在优化的实验条件下, 所研制的传感器对 H2O2的线性范围为5.6×10-5～2.6×10-3mol/L, 检出限为1.5×10-5mol/L.应用此方法制备了 HRP和葡萄糖氧化酶(GOD)双酶体系葡萄糖生物传感器, 并应用于实验样品葡萄糖含量的测定.