电化学尿酸生物传感器酶膜的制备及性能研究
尿酸的快速、准确检测对于临床医学具有重要意义。本论文选择具有良好生物相容性、机械强度高、具有三维孔道结构的硝酸纤维素膜(NCM)作为基底膜，尿酸氧化酶(UOx)作为生物识别元件，构建基于酶膜的电化学尿酸生物传感器。该酶膜具有可拆卸、可重复多次使用等特点。为了进一步提高该酶膜的响应时间、检测灵敏度等性能，通过引入离子液体—1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)和多壁碳纳米管(MWCNTs)来改性尿酸氧化酶酶膜。具体研究分为以下三个部分: 1、将NCM作为基底膜，利用UOx与戊二醛混合交联负载于NCM上，制备一种能够实现对UA高灵敏、快速准确检测的酶膜型电化学尿酸生物传感器。为了最大程度地发挥UOx的活性，利用单一变量的方法对该膜的UOx、戊二醛浓度进行了优化，得到了最佳制膜条件，同时对测试条件，包括底液pH以及测试电压进行优化，基于以上优化对该酶膜进行电化学性能测试，得到该酶膜的线性范围为0.05-8.32mmol/L，响应时间为100s，灵敏度为1.85μA/(mmol/L)，Kmapp=3.02mmol/L，该酶膜可以储存7周（保持初始响应的70％及以上）。 2、为了进一步提高尿酸氧化酶酶膜的性能，通过引入室温离子液体(RTIL)([BMIM]BF4)进行改性，[BMIM]BF4具有较好的导电性，并且其在室温下以液体存在能与UOx混溶，均匀负载在NCM膜上。对引入[BMIM]BF4酶膜的最佳制备条件以及最佳测试条件进行研究，并对该改性酶膜的电化学性能、稳定性进行测试，同时对[BMIM]BF4在改性酶膜中的作用机理进行了初步探究。结果表明引入[BMIM]BF4提高了该酶膜的导电性、灵敏度、稳定性，同时缩短了反应时间，[BMIM]BF4改性的尿酸氧化酶酶膜的线性范围0.005～7.053mmol/L，响应时间30s，灵敏度为3.645μA/(mmol/L)，Kmapp=1.16mmol/L，该酶膜长期储存时间为14周（保持初始响应的70％及以上）。 3、为了提高尿酸氧化酶酶膜的导电性，引入MWCNTs对其进行改性，MWCNTs作为碳纳米材料的一种，其自身具有较好的导电性可以作为电子转移的通道，加快电子转移速度。对引入MWCNTs酶膜的最佳制备条件以及最佳测试条件进行研究，并对该改性酶膜的电化学性能、选择性、稳定性分别进行测试。研究表明，MWCNTs的引入提高了该改性酶膜的导电性、灵敏度以及响应时间，MWCNTs改性的尿酸氧化酶酶膜的线性范围:0.005～7.615mmol/L，响应时间:30s，灵敏度:3.919μA/(mmol/L),Kmapp=1.08mmol/L。 本论文研究了电化学尿酸生物传感器酶膜的详细制备工艺，该制备工艺可为酶膜型生物传感器的工业化提供参考。
生物传感器;尿酸氧化酶酶膜;硝酸纤维素膜;制备工艺;物理性能
北京化工大学
硕士
化学
杨文胜
2017
中文
TP212.3
95
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）