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《基于碳納米管修飾電極的脫氫酶傳感器研究進展.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第42卷分析化學(FENXIHUAXUE)評述與進展第5期2014年5月ChineseJournalofAnalyticalChemistry759—765DOI：10．3724／SP．J．1096．2014．30988基于碳納米管修飾電極的脫氫酶傳感器研究進展李一葦，陳燕馬耀宏史建國王元秀¨綦翠華李秋順(濟南大學化學化工學院，濟南250022)(山東省科學院生物研究所，山東省重點實驗室，濟南250014)摘要煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD／NADH)是目前已知300多種脫氫酶的輔酶，通過對NADH的檢測，可以間接測定底物濃度或酶活力。如何利用電化學技術實現(xiàn)N
2、ADH的準確、快速、穩(wěn)定檢測，一直是電化學及生物傳感領域的重要課題。碳納米管(CNT)的發(fā)現(xiàn)為NADH的電化學檢測注入新的生機。本文綜述了近年來碳納米管修飾電極在NADH電化學檢測及脫氫酶生物傳感器構(gòu)建中的應用進展，并展望了其應用前景。關鍵詞碳納米管；煙酰胺腺嘌呤二核苷酸；電化學檢測；脫氫酶生物傳感器；綜述1引言煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(亦稱還原態(tài)輔酶I，NADH)在生物體內(nèi)參與如能量代謝、基因表達及調(diào)控、氧化應激與抗氧化作用、免疫與抗癌等多種重要生理活動。煙酰胺輔酶(NAD(P)／NAD(P)H)依賴型脫氫酶是所有氧化還原酶中數(shù)量最多的一類，其中300多種脫氫
3、酶(Dehydrogenase)以NAD／NADH為輔酶，通過檢測NADH，可以間接測定底物濃度或酶活力，在生物傳感領域具有廣闊應用前景。目前，已有多種可用于NADH的檢測方法，如紫外分光光度法?、色譜法J、酶法等。雖然這些方法對NADH的分析檢測都達到了較高的靈敏度水平，但往往需要對樣品進行繁瑣的處理，且測定時間長，測定成本高，不適合工業(yè)生產(chǎn)和科研工作中大批量、多批次樣品測定的需求。電化學分析法因其靈敏度高、響應時間短、重現(xiàn)性好、操作簡單、儀器成本低廉等，在NADH檢測方面更具優(yōu)勢。然而，電子傳遞速率過慢、動力學特征不理想，在較高的電位下被測樣品中的一些物
4、質(zhì)如抗壞血酸、多巴胺等易產(chǎn)生干擾，導致電極鈍化的二聚體生成J，這是傳統(tǒng)電極難以克服的問題。例如，石墨材料的多孔結(jié)構(gòu)使得電極出現(xiàn)較大且重復性差的背景電流；玻碳電極(GCE)非有序排列的長碳素微纖維結(jié)構(gòu)降低了其電催化能力；常規(guī)金屬電極(如鉑、金、銀)不僅成本高，且對NADH的電催化能力較差(NADH的氧化電位>1V)，從而使NADH的直接測定變得十分困難J。將納米材料應用于NADH的電化學檢測，特別是脫氫酶生物傳感器的構(gòu)建，是NADH電化學傳感器領域的一個突破。目前應用于NADH電化學檢測的納米材料主要有：金屬納米粒子、金屬／非金屬氧化物納米粒子J、碳系納米材料
5、等。由于碳納米管(CNT)具備高導電性能、對生物分子的高電催化活性、高吸附能力及良好的生物相容性等特性，其發(fā)現(xiàn)與應用為NADH的電化學測定及脫氫酶生物傳感器的構(gòu)建在理論和實踐上都開拓了全新的發(fā)展空間¨。本文綜述了近年來碳納米管修飾電極在脫氫酶傳感器構(gòu)建及NADH電化學檢測中的研究進展，并展望了其應用前景。2碳納米管在脫氫酶傳感器中的應用2．1基于碳納米管的化學修飾電極研究表明CNT對于NADH具有良好的電催化能力，可以顯著降低其氧化過電位、提高電極的電子轉(zhuǎn)移速率、抗干擾能力、抗污染能力及信噪比等。其管狀分子端部存在類似棱面熱解石墨形態(tài)的活性位2013-10．
6、15收稿；2013—12-28接受本文系科技部國家”863”計劃項且(No．2012AA021201)及國家自然科學基金(No．61340032)資助E-mail：chm_wangyx@ujn．edu．ell760分析化學第42卷點，以及其分子側(cè)壁上存在的缺陷位點是CNT電催化活性的結(jié)構(gòu)基礎】。多壁碳納米管(MWCNT)和單壁碳納米管(SWCNT)是目前最主要的兩種CNT形式，兩類碳納米管雖然具備類似的理化性能，但SWCNT的管壁缺陷部位相對較少¨引。因此，當前研究中用于催化NADH電化學氧化的CNT材料以MWCNT居多。單獨應用CNT獲得的修飾電極即可在一
7、定程度上提高電極對NADH的電化學響應性能。Musameh等¨將酸處理后的MWCNT及SWCNT滴涂于玻碳電極(GCE)上，用于檢測游離態(tài)NADH，皆獲得較理想電流響應。與常規(guī)電極相比，NADH氧化過電位均降低約490mV。張仁彥等采用羧基化MWCNT(MWCNT—COOH)構(gòu)建了可用于檢測甲醛的甲醛脫氫酶(FDH)生物傳感器。僅通過將MWCNT—COOH修飾于絲網(wǎng)印刷電極表面，檢測酶促反應生成的NADH即可間接測定樣品中的甲醛濃度。該酶電極檢出限可達0．2trmol／L，且電極的抗干擾能力強、檢測靈敏度高。此外，由于CNT管壁存在高度離域化的大7r鍵，NA
8、D分子本身的環(huán)式結(jié)構(gòu)可通過訂一7r堆積作用吸附于CN
