基于溶胶－凝胶固定技术的生物组织传感器宣俊陈利兴许长流（中山大学化学与化学工程学院2000级，广州51027500）指导老师：蔡沛祥教授摘要：报道一个关于制备生物组织传感器的新技术，将溶胶－凝胶与植物液汁按一定比例结合，使天然植物中的多酚氧化酶被固定于溶胶－凝胶中，将其滴涂于预先涂有一层Nafion膜的铂盘电极表面，构成带有Nafion－溶胶凝胶－植物液汁的复合修饰膜的生物传感器，用于测定神经递质多巴胺。采用循环伏安法和线性扫描伏安法考察了传感器的电化学特性,比较了不同植物品种、不同组织位置的生物催化活性，研究了乙醇用量、水酯比、植物液汁用量等因素的影响，考察了Nafion膜的防干扰功能。采用差示脉冲伏安法对多巴胺进行定量分析，线性范围为2ⅹ10-6～1ⅹ10-4mol/L,检出限为8.0ⅹ10-7mol/L。与传统的组织电极相比，本传感器具有一系列特点。关键词：溶胶-凝胶，固定化技术，植物组织传感器，多巴胺1、前言多巴胺（DA）是人体一种重要的神经递质，其浓度的大小可直接引发起人体的一些精神性疾病。如：抑郁症、老年痴呆、帕金森等。因此，为了更准确灵敏地检测多巴胺浓度的大小，人们从多方面对其进行研究。生物传感器是化学传感器的一个分支。生物传感器成功的关键是生物材料固定技术。组织电极（包括植物组织电极、动物组织电极）是生物传感器的一种。植物组织电极问世于八十年代初，是利用天然植物中存在的酶直接作为生物催化剂的一种生物传感器。从文献可以看到，以往人们对植物组织电极的研究，从电极结构来看，主要有切片组织电极和碳糊电极两种类型。切片的组织电极采用夹心面包式的物理固定法将植物组织切片固定，需要特定的基础电极（如O2电极、NH3电极等）作为转换器，组装时还需要在组织片与基础电极之间设置透气膜，在组织片外加上保护网等，电极的制作比较繁琐。碳糊电极的制作比较简单。只要将植物组织磨成浆，按一定的比例与石墨粉混合调成碳糊，填入电极杆下端，磨平后即可使用。虽然碳糊电极制作简单，但是生物活性物质易从电极表面流失，而且碳糊在溶液中浸泡时容易松散脱落，更经不起搅拌时溶液的冲擦。基于以上两种电极的存在问题，我们提出了关于植物组织电极固定生物材料的新技术——溶胶凝胶技术。溶胶凝胶玻璃是由烷氧基硅烷(如Si(OCH3)4)或类似的有机金属烷氧化物(如异丙氧基钛或异丙氧基铝)在常温下水解和缩聚而成的透明的玻璃状物质。网络结构的硅烷聚合物能包埋各种生物活性物质，并能让它们在孔隙中自由地移动或与孔隙内表面的硅醇基团进行某种程度上的相互作用。溶胶凝胶材料具有物理刚性、化学惰性、高热稳定性和轻微溶胀性它的低温聚合过程的特点更是有利于生物材料的固定。实验中，我们对不同植物组织汁进行了比较实验。结果发现在各种植物组织中，以苹果内部组织最好，且用同一根生物电极可多次重复检测不同浓度的待测样品，具有较好的实验研究价值。2、研究内容2.1仪器和试剂CHI750A型电化学工作站（上海辰华仪器公司），超声波清洗器（明珠电器有限公司），三电极系统：所研制的多巴胺传感器为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为对电极。正硅酸乙酯（TEOS，Aldrich公司），TritonX-100（Research公司），Nafion-117（5%的乙醇溶液，Fluka公司），盐酸多巴胺（DA，Sigma公司），盐酸多巴胺注射液（江苏林海药业有限公司制造分公司），盐酸肾上腺素注射液（EP，广州明兴制药厂），抗坏血酸（维生素C药片，AA，广东华南制药厂）。以0.1mol/LNa2HPO4-0.1mol/LKH2PO4缓冲溶液（PBS，pH=7.4）为测试底液。试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。2.2二氧化硅溶胶凝胶的制备将60μLTEOS、410μL水、12μL0.1mol/LHCL和2滴TritonX-100混合，室温下超声振荡1h，使其形成均匀澄清的溶胶，然后在电冰箱中放置2～3h。使用前用0.01mol/LNaOH中和约等于pH=7.4。2.3多巴胺传感器的制备将铂盘电极（ф1mm）在金相砂纸上打磨抛光，依次在HNO3（1:1）、丙酮和双蒸水中超声清洗15min，清洗后的电极置于室温下晾干备用。用微量注射器将5μL含体积分数为5%Nafion的乙醇溶液滴涂于电极表面，室温下晾干备用。将100μL苹果汁加到已制好的...
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