摘 要本文进行的实验，利用氧化镨（Pr6O11）纳米粒子和二甲亚砜（DMSO）包藏过氧化氢酶（CAT），制成生物膜修饰于石墨电极（GE）表面，建立生物传感器。在每升0.1摩尔，酸碱度（pH）为7.0的PBS缓冲溶液中，对最优组合CAT / Pr6O11/ DMSO /GE修饰电极进行循环伏安法扫描，在图像中可以得到一个氧化还原峰,其电位为-0.343V。利用红外光谱和紫外可见光谱分析，可知这组最优组合能保持CAT的活性。同时实验测得，该组修饰电极的电子转移速率常数ks为3.53s-1，表面覆盖量Γ是3.28×10-9 mol·cm-2。对最优组合的循环伏安扫描图进行进一步解读，可知，在这个传感器中起决定性的是CAT，氧化镨（Pr6O11）和二甲亚砜（DMSO）的存在是可以促进CAT的化学性能。在对最优组合的热力学稳定性的进行研究后，发现氧化镨（Pr6O11）纳米粒子加强了生物传感器的热力学稳定性。在没有其他媒介干扰的情况下，此生物传感器应用于对双氧水、对硝基酚溶液和盐酸多巴胺溶液的催化,得出结果所测试的传感器有0.02-4.70μM，0.02-4.85μM和0.02-3.50μM的线性范围，1.36×10-9M，1.18×10-8M和6.11×10-7M的检出限，测试并计算出米氏常数KMapp为0.023mM，0.019mM和0.015mM，最后得出灵敏度为1475.66mA/M·cm-2，1691.75mA/M·cm-2和1637.07mA/M·cm-2。
目录
1.前言 1
2.实验部分 4
2.1实验试剂及实验器材 4
2.1.1实验试剂 4
2.1.1实验器材 4
2.2实验准备 4
2.2.1实验溶液配制 5
2.2.2实验电极的打磨及制备 5
2.3 实验方法 6
2.3.1 电化学测试（循环伏安法） 6
2.3.2 电极的交流阻抗测试 6
2.3.3紫外可见光谱测试 6
2.3.4 红外光谱测试 6
3.结果与讨论 7
3.1 CAT / Pr6O11/DMSO膜的紫外光谱和红外光谱分析 7
3.2 CAT / Pr6O1 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
1/DMSO/GE修饰电极的直接电化学分析 9
3.3 溶液酸碱度对CAT / Pr6O11/DMSO/GE修饰电极的直接电化学 12
3.4 CAT / Pr6O11/DMSO/GE修饰电极的热力学稳定性 13
3.5CAT / Pr6O11/DMSO/GE修饰电极的重复性 14
3.6 CAT / Pr6O11/DMSO/GE修饰电极生物传感器的应用 15
3.6.2 CAT / Pr6O11/DMSO/GE修饰电极对对硝基酚的催化 17
3.6.3 CAT / Pr6O11/DMSO/GE修饰电极对盐酸多巴胺的催化 19
4. 结 论 21
参考文献 22
致 谢 24
1.前言
近年来, 随着社会经济的不断发展变化, 传感器技术日益发展，传感器与通信系统和计算机共同构成现代信息处理系统[1]。传感器便是一类科学技术与人类生活结合的产物[2]，同时也是目前和人类日常生活联系最密切的科学技术之一，从体重秤到火警报警装置，无一不体现了这类技术与日常生活的契合。本文所研究的第三代生物传感器的发展便是其中引人注目的一类。
传感器是一种可以获取信息并将获得信息进行定向处理的技术，例如人眼可以将看见的信息反馈到大脑，传感器可以将从外界读取的物理、化学信息用特定的方式传递出来[3]。其中以高选择性著称的生物传感器，它的敏感单元由酶、核酸等生物活性单元组成，因此还具有较快的分析速度、较高的精确度、较简单的操作系统同时成本较低[4]，但这些并不是生物传感器技术这几年迅速发展的主要原因，使用者更看重它的集成化、便携化和自动化[5]，这也使得生物传感器的应用不再局限于生物领域，而拥有更加广泛的使用[6]。
生物传感器能够将生物活化信息转化成物理或化学信息，经由外部媒介传递表现出来，一般可以利用电子和机械自动化等技术整合，制成相关的仪器设备为人们所用。当今生物传感器技术的发展与电子科技等方面的进步密不可分，它是电子科技、生物、物理、化学[7]等多方面的集大成者，在本世纪有巨大的发展空间，目前该技术已可应用于对生态环境的远距离测评、对传统医学的改善、对家庭生活的安全监测、对个人健康安全的保证、对化工安全的监管等方面，从农业到工业，从日常生活到医疗保健，可以说生物传感器技术已渗透到现今发展的方方面面，是不容忽视的。运用电化学工作站对酶修饰电极的一系列的电化学参数进行检测从而研究它从根本上优化传感器，这将为生物传感器后期长远的发展提供了有力保障[8]。目前一些资料已经表明纳米稀土材料在生物传感器领域用作催化材料有较好的表现[9]，此外一些其他材料例如明胶能够为能生物分子提供适宜的微环境。
从一开始的雏形到如今较成熟的技术，生物传感器进行了“三步走”[10]：生物传感器的发展从以氧为电子传递体开始[11]，第一代生物传感器对于被测物浓度变化的检测仅仅通过参与反应的氧元素（反应物一般为O2，生成物一般为H2O2）增减来实现[12]。这类生物传感器容易受温度、溶液pH值和溶液中溶解氧的多少等外部因素的影响；为了排除这些干扰项，第二代生物传感器以小分子电子为媒介体，测物的浓度便与媒介体的电流大小呈正相关，不仅一定程度上简化了步骤，还提高了灵敏度[13]，但添加的媒介体会使电极被污染，从而致使电极的使用效率下降；第三代生物传感器不加媒介体，依靠电极与生物酶之间的直接电子转移，相对简单的固定化方式，是目前最理想的生物传感器。蛋白质（酶）作为一种固定化生物功能试剂，由于它具有高专一性、高活性的特点，所以用它来制备传感器上的敏感膜能够保证传感器对待测产物的高选择性和高灵敏的检测要求。传感器上固定的膜和与它相关的换能系统共同构成了酶生物传感器,此类传感器的优点在于:（1）它既能满足电化学电极高灵敏度要求, 又保留了不溶性酶体系的优点；（2）因为酶所具有的专一性,使此类传感器具有很选择性好, 可以立刻参与复杂待测物检测的特点。正是由于上述优点的存在,才使得酶电极在对生物传感器的研究中一直占据十分重要的地位。
电极与蛋白质（酶）的直接电化学也不是没有缺点：首先，作为生物大分子的一种——酶，被包埋在蛋白质分子的结构内层中，与电极表现存在一定的距离，其间还隔着多肽键[14]，这些障碍降低了电极表面和酶之间的电子交换速率；其次，蛋白质修饰在电极特别是金属电极表面上会改变蛋白质的分子性能；最后，电极表面对于蛋白质的空间取向并不是完全契合的。所以第三代生物传感器的主要研究目标就是利用蛋白质修饰或者构建新的化学修饰电极界面在加快直接电子传递的速率同时使蛋白质保持较高的生物活性[15]。
在生物识别组份与信号转换器等流程完成的基础上，将生物活性蛋白与转换器相连，确保最大程度的接触与响应是关键之举。选择的固定化的方式直接作用于生物传感器的用途与性能，就固定生物活性而言，其以活性在长时间内保持原有状态为前提，将生物活性与传感器相联，达到构成生物传感器的目的。所以，生物传感器的性能与固定化方式有着直接的联系，其不仅对传感器的选择性、灵敏度有着重要的影响，对传感器的使用寿命、要前提。

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