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离子液体应用于电化学生物传感器的研究 姓名：肖云 指导老师：邹小勇教授 专业：分析化学 摘要 离子液体是一种在室温及相邻温度下完全由离子组成的有机液体物质。由 于其具有良好的离子导电性、较高的热稳定性和化学稳定性、宽的电位窗口和液 态温度范围等特点，已被广泛地应用于电化学生物传感器的研究。离子液体不仅 可用于修饰电极的构建，而且可作为支持电解质用于生物传感器的研究。所制备 的生物传感器在使用范围、灵敏度、重现性等方面都具有较大优势。 纳米材料具有许多优良的性质，特别是其具有促进电子转移速率的能力和 对生物分子良好的生物相容性，已被广泛地应用于电化学生物传感器的研究。 本文结合上述两方面的研究基础，将离子液体和纳米材料用于电化学生物 传感器的构建。研究了1 ) 可用于多巴胺的选择性检测的离子液体多壁碳纳米管 修饰电极；2 ) 肌红蛋白在离子液体黏土复合膜上的直接电化学行为及其对h 2 0 2 的响应。全文共分为3 章，各章的主要内容如下： 第l 章：介绍生物传感器的发展及应用概况；简述纳米材料在电化学生物传 感器中的应用；介绍离子液体的特点、发展历史、分类、合成及其在电化学中的 应用进展。 第2 章：构建多壁碳米管( m c n t ) 壳聚糖( c s ) 离子液体( i l ) 玻碳电 极( g c e ) 修饰电极，并通过电化学方法研究了多巴胺( d a ) ，抗坏血酸( a a ) ， 尿酸( u a ) 在该修饰电极上的电化学行为。实验结果表明，相比于玻碳电极和 m c n t c s g c e 修饰电极，m c n l c s i l g c e 修饰电极可明显减少三者之间的相 互干扰。因此可用于d a ，a a ，u a 共存的溶液中d a 的检测。在没有干扰存在 时，d a 在该电极上的线性范围为：7 0 0 1 0 。6 5 o o 1 0 4 m ，检出限为5 5 7 1 0 0 m ， r s d 为o 8 4 。当有1 0 0m ma a 和1 o om mu a 共存时，该修饰电极对d a 的 检测的线性范围为：1 1 0 1 0 5m 5 0 0 1 0 4m ，检出限为6 1 9 l o 6m ，r s d 为 3 2 。 第3 章：将肌红蛋白固定在离子液体( 1 丁基3 甲基咪唑四氟化硼， 【b m i m 】【b f 4 】) - 黏土修饰电极上，实现了肌红蛋白的直接电化学。在o 1 m 的p b s 溶液中观察到肌红蛋白的一对氧化还原峰，峰电位为0 2 9 7v ( w a a g c l ) 。离 子液体黏土混合膜能够促进肌红蛋白与电极间的直接电子传递，并表现出良好 的生物相容性，电子转移速率常数忽为( 3 5 8 士0 1 2 ) s 。肌红蛋白在离子液体 黏土混合膜中能较好的保持其生物活性并能催化h 2 0 2 的还原。在优化的实验条 件下该修饰电极对h 2 0 2 的检测线性范围为3 9 0 1 0 6 2 5 9 1 0 。4m ，检出限为 7 3 3 1 0 7m 。该修饰电极具有良好的精密度和制备重复性。在相同电极上的r s d 为5 1 ，在不同电极上的r s d 为3 6 。对h 2 0 2 电催化还原反应的动力学参数 厶舣和米氏常数分别为3 8 7 1 0 培a 和1 7 3 州。该修饰电极可进一步用于构建新 型的h 2 0 2 传感器。 关键词：离子液体，纳米材料，多巴胺，肌红蛋白，直接电化学 主要缩写对照表 v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品 成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：2 | i 三 日期：以年4 钥谚日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论 文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复 制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位 论文的内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其 他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：私 导师签名： ，z 铆由弓 日期：刖年猸吐日 日期：刎年6 月；日 第1 章绪论 1 1 生物传感器简介 1 1 1 生物传感器的分类及其发展概况 生物传感器是结合生物技术和电子技术等形成的新兴高科技产品【1 1 ，是一种 将某一生物分子的识别装置与传感器相结合的产物。传感器随表面生物分子状况 的变化而产生相应的可测量信号，通过换算即可获得被测物的浓度、分子结构和 顺序等性厨2 1 。一个典型的生物传感器应当由生物分子识别部件和信息转换部件 组成。图1 1 为生物传感器的结构框图。 ，、 o ； 貉 ； 羹 电曩 i l 生均 爹 先一电 细_ 喊 i 卜电 组织 压- - 电 辫 盯阀 值电位 - ，- - - - 识捌弗侔转换部件 、- 。v _ ， 生物俦墨嚣 图1 1 生物传感器的结构框图 f i g 1 一l 田ks 伽1 c 1 u 1 eo fb i o s e i l s o r 出 生物传感器的分类和命名方法有多种，常见的有以下两种：一、根据分子识 别元件的不同，将生物传感器分为酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、组织 传感器和细胞传感器等：二、根据生物传感器的信号变换特征，将生物传感器分 为电极型、场效应型( f e t 型) 、热敏电阻型、光电型和压电型等。 生物传感器的研究开始于二十世纪六十年代，1 9 6 2 年克拉克等人报道了用葡 萄糖氧化酶结合氧电极来检测葡萄糖的技术，最早提出生物传感器( 酶传感器) 的原理。1 9 6 7 年u p d i k e 等人实现了酶的固定化技术，并研制成功了酶电极，这被 电使单体聚合在传感器探头上并同时将生物识别物质包埋于高分子膜内； 6 ) 无机材料吸附结合法：先将无机材料，如分子筛固定在探头上，再利用 其吸附性能将生物识别物质固定在分子筛内； 7 ) 分子自组装固定法：在单晶金电极表面，先通过自组装方法修饰一层硫 醇类化合物单分子层，再将生物识别分子修饰于自组装单层上； 8 ) 碳糊固定法：将生物分子用石蜡油等溶剂调匀，再加入石墨粉调制成糊 状物，填充于玻璃管内制备成碳糊电极。 1 1 3 生物传感器的应用 生物传感器具有结构紧凑、操作简便、检测迅速、选择性好、灵敏度高等特 点，已被广泛应用于临床诊断、食品分析、环境监测、分析化学和训练运动员等 方面。 1 1 3 1 生物传感器在临床诊断中的应用【4 】 生物传感器已被广泛应用于体液中的蛋白【5 - 引、小分子有机物【9 ，1 0 1 、核酸【l i 1 3 】 等的检测，成为现代医学检验中临床诊断和病情分析的重要手段。 根据美国糖尿病学会统计，仅1 9 9 3 年美国就有7 8 0 万糖尿病患者，其中7 0 的患者采用以生物传感器技术制造的仪器进行血糖浓度的自我监测；乳酸是肌肉 连续运动的代谢产物，研究基础代谢和运动生理时都需要对其进行测定。乳酸测 定仪是迄今为止最成功的商品化酶传感器之一；还有压电晶体h b v d n a 生物 传感器，在石英晶体表面固定单链d n a 构成压电晶体，与待测样品进行杂交 反应，能准确诊断血清中的e f g 病毒基因。 基因治疗是将基因直接导入人体，通过控制目的基因的表达，抑制、替代或 补偿缺陷基因，从而恢复受体细胞、组织或器官的生理功能，达到治疗疾病的一 种方法。目前，基因治疗已从实验室研究阶段进入临床试验与应用阶段。发达国 家的基因治疗技术可谓日新月异，有可能革新整个医学预防和治疗领域。原本用 于治疗单基因缺陷遗传的基因治疗技术，现已快速扩展到治疗癌症、艾滋病、心 3 血管病等严重疾病。长期困扰人类的某些不治之症，有望得到治愈。我国在基因 治疗研究方面，如血友病的基因治疗，已进入临床试验，取得了明显的治疗效果。 针对肝癌等恶性肿瘤的基因治疗，已开展多方面的实验研究，为通过药审并进入 临床试验奠定了技术基础。 1 1 3 2 生物传感器在食品分析中的应用【1 4 1 生物传感器可用于食品中的成分分析，包括糖类的检测【1 5 1 6 1 、各种氨基酸 和蛋白质的测定【嗣、维生素的测定、有机酸的测定和生物小分子的测定等。 已有许多关于生物传感器用于食品添加剂的检测的报告，如对甜味剂( 甜味 素、天门冬酰苯丙氨酸甲酯等) 、漂白剂( 亚硫酸盐) 、防腐剂( 苯甲酸盐、羟 基苯甲酸酯等) 、发色剂( 肉类食品的亚硝酸盐、烟酸、过氧化氢) 、抗氧化剂 ( 如绿茶中的儿茶酚和抗坏血酸) 、酸味剂( 如磷酸、乙酸和乳酸) 、鲜味剂( 如 谷氨酸、肌甙酸) 、色素、乳化剂等的检测。 此外，生物传感器还可用于农残【1 8 1 、食品鲜度、滋味、气味及成熟度等的 检验。 1 1 3 3 生物传感器的其它应用简介 在环境监测方面，生物传感器可用于土壤、水质、大气、农药和抗生素残留 量的检测。日本研制开发的检测b o d ( 生化需氧量) 的微生物传感器已商品化。 此外，美国开发了一种非固定化酶型的生物传感器，可用于运动员运动后血液中 乳酸水平的测定，从而用于指导运动员的训练程度。 1 1 3 4 生物传感器研究进展及发展趋势 近年来被学术界公认的最成功的、最具有实用性价值的生物传感器应用典范 有1 9 】：( 1 ) 血糖生物传感器；( 2 ) 基于氧化还原原理的用于大气质量检测的 生物传感器；( 3 ) 快速分析葡萄糖、谷氨酸、乳酸盐、乳糖、半乳糖等成分的 4 宏观量子隧道效应：纳米粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来， 人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量以及电 荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒。 本文中使用的碳纳米管和黏土纳米材料是两种常用的纳米材料。下面将分别 介绍这两种纳米材料的性能及在电化学生物传感器中的应用。 1 2 2 碳纳米管及黏土简介 碳纳米管是一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型碳材料，是由碳原子 形成的石墨片卷曲而成的无缝、中空的管体【2 。一般分为单壁碳纳米管和多壁 碳纳米管，管直径一般为几纳米到几十纳米，管壁厚度仅为几纳米，长度可达数 微米。碳纳米管是在碳源一定的条件下反应生长而成的，不同方法制备的碳纳米 管在结构和性能方面存在较大差别。常见的制备方法有电弧放电法，激光烧蚀法， 催化热解法等。 将碳纳米管均匀的分散在溶剂中，涂敷在电极表面可制备成碳纳米管修饰电 极。该修饰电极具有十分稳定的电化学行为，管的多孔性及较小的二维结构容易 被溶剂润湿，从而形成了较好的电极一溶液界面，具有促进电子转移速率的能力， 对生物分子表现出良好的电催化性能，而被广泛的用于电化学生物传感器的研究 中。已见报道的有d n a 生物传感裂2 2 1 ，及d a 【2 3 ，2 4 】、维生素b 1 2 【2 5 】、a a 【2 6 】、氨 基酸【2 7 】、鸟嘌呤【2 8 】和肾上腺烈2 9 】等基于碳纳米管修饰电极的电化学检测。 黏土的化学式为n a 。a 1 2 【s i 4 0 l o 】( o h ) 2 n h 2 0 ，是层状的硅酸盐矿物。其层间距 约1 衄，内层空间是水合的n a + 、c a 2 + 等可交换的无机阳离子( 3 0 1 。黏土具有易分 散、化学惰性、层状结构清晰、离子交换性能良好等特点，是一种常见的电极修 饰材料，可用于固定生物分子。已有学者将其用于c y tc 【3 、h b 【3 2 1 、c y t p 4 5 0 【3 3 l 、 多酚氧化酶【3 4 l 、h r p f 3 5 】、氢化酶【3 6 】和葡萄糖生物传感器【3 7 3 8 】等的研究中。 1 3 离子液体简介【3 9 】 1 3 1 离子液体的特点 6 离子液体是在室温及低于室温的条件下完全由离子组成的有机液体物质，通 常为无色液体，由含氮、磷有机阳离子和无机或有机阴离子组成。作为一种绿色 溶剂被广泛地应用于分离过程，化学反应和电化学等领域。 离子液体因以下特征适合作为溶剂使用： 1 ) 蒸汽压低：用其代替高挥发的有机溶剂能够实现清洁生产，在蒸馏、分 离等操作过程中不会流失，可以循环使用； 2 ) 设计方便：可通过不同阴、阳离子的组合来调节离子液体的物理和化学 性质； 3 ) 离子导电与导热性好、热容及热能储存密度高； 4 ) 液态温度范围宽：从7 0 至高达3 0 0 4 0 0 ，可充当那些因反应温度过 高而不能在有机溶剂中进行的反应的介质； 5 ) 热稳定性和化学稳定性好( a l c l 3 型离子液体除外) ； 6 ) 溶解能力强：对无机和有机材料均能表现出良好的溶解性能和宽的电化 学窗口等。 1 3 2 离子液体的发展历史 早在1 9 1 4 年，p w a l d e n 就发现硝酸乙基胺【e 悄h 3 】 n 0 3 】的熔点只有1 2 ， 但通常包含少量的水( 2 0 0 - - 6 0 0p p m ) 。这是最早发现的离子液体。 1 9 4 8 年h u r l e y 和w i e r 在田纳西州的m c e 工学院发现了包含氯铝酸盐的离 子液体，他们利用该溶液制备电镀铝。然而，他们没有进一步研究该体系。直到 二十世纪七十年代末期，o s t e r ) r o n g 和丽l k e s 研究小组重新研究该体系，并第一 次成功制备了室温氯铝酸盐。这一阶段，离子液体的研究和发展主要集中于电化 学应用。 1 9 6 7 年，s w a m 等人声明：4 正己烷胺苯甲酸盐可以作为动力学和电化学研 究的介质。尽管这个液体盐在室温下是半水合物，但它已经实现了离子介质中离 子强度的质的飞跃。 二十世纪八十年代早期，s e d d o n 和h u s s e y 小组开始用氯铝酸盐作为过渡金 7 属络合物的非水极性溶剂的研究。通过对相关的过渡金属络合物的电化学方面的 研究及波谱和络合化学实验的研究，s e d d o n 等人使离子液体变得广为人知。 二十世纪八十年代末期，离子液体开始作为新的反应介质和有机合成的催化 剂。含氯铝酸盐的酸性离子液体是f r i e d e l c r a r s 反应的有效催化剂，卤化磷酸 盐被成功地用于亲核芳烃的取代反应。 到了九十年代，一类以l ，3 二烷基咪唑氟硼酸盐或氟磷酸盐为代表的新型离 子液体被成功合成，使得离子液体的研究和应用迅速扩展。催化研究工作者将该 类离子液体成功地用作催化剂和催化反应介质，并开展了大量工作。同时离子液 体的研究扩展到分离分析、电化学以及功能材料等领域。这一阶段成为离子液体 发展的黄金时期。 1 3 3 离子液体的分类 离子液体通常可分为三大类：a l c l 3 型离子液体、非a l c l 3 型离子液体及其 它特殊离子液体。前两类离子液体是根据阴、阳离子的种类进行分类的，主要区 别是阴离子不同。常用的阳离子有咪唑离子、吡啶离子、一般的季铵离子和其它 种类的季铵离子( 也可是季膦离子，但是用的极少) 。a l c l 3 型离子液体的应用研 究从1 9 8 0 年初已经开始，主要是二烷基咪唑或烷基吡啶的卤化物与a l c l 3 或 a l b r 3 的混合物。调节构成这类离子液体的阴阳离子的比例，可表现出不同有意 义的化学性质，如超酸性等。a l c l 3 型离子液体的缺点是热稳定性和化学稳定性 较差，对水敏感，要在真空或惰性气氛下进行处理，使用较不方便。非a l c l 3 型 离子液体相比于a l c l 3 型离子液体，具有对水、大气稳定和组成固定等优点，更 适于作反应介质。非a l c l 3 型离子液体的阳离子主要是烷基取代的咪唑离子，阴 离子多为b f 4 ，p f 6 ，o t f ，n t 龟和c t 。，还有c f 3 c o o 。，c 3 f 7 c o o ，c 4 f 9 s 0 3 和n ( c 2 f 5 s 0 2 ) 2 等。特殊离子液体是指针对某一性能或应用设计的离子液体，也 有的是针对某一类特殊结构而设计的离子液体。 1 3 4 离子液体的合成 8 多数离子液体的合成采取两步法，即先由叔胺类与卤代烷合成季铵卤化物 盐，再将卤负离子交换为所要的负离子。 两步法： 第一步合成季铵卤化物盐，如e m i m + e t b r = ( e m i m ) b r ，反应须有机溶剂、 过量的卤代烷，加热回流数小时，反应结束后蒸发除去有机溶剂和剩余的卤代烷。 v 撇等将其改在微波炉中进行，不用溶剂，反应物不过剩，仅lh 即可( 第二 步亦可) 。 第二步为离子交换，将季铵卤化物盐与a l c l 3 按要求的摩尔比混合反应即可 生成a l c l 3 类离子液体。非a l c l 3 类离子液体的离子交换可采用银盐法( a g c l ) 、 非银盐法( l i c l ，h c l ) 及离子交换树脂法( 限水溶性的) 等。 一步法： h i r a 0 等报道用叔胺与酸反应生成离子液体的方法，称中和法，反应一步完 成，因无副产物，产物提纯简单，但季铵离子上少1 个烷基多1 个氢，用这种方法 已合成1 0 0 多种离子液体。还有用叔胺与酯反应生成季铵类离子液体的方法，限 负离子为o t f 的离子液体。如m i m + r o t f = ( r m i m ) o t f 。 在两步合成方法中，以无溶剂微波合成为佳，其产品纯度高，反应时间短。 1 3 5 离子液体的重要电化学参数 本文将重点论述离子液体在电分析中的应用。离子液体作为电化学溶剂， 至关重要的性能参数有：黏度，导电性，电化学窗口等。下面将讨论这几个参数。 1 ) 黏度：黏度在电化学研究中非常重要，因为它会极大地影响溶液中的传 质。2 0 时水的黏度为1 0 0 5c p ，而离子液体的黏度一般是水的几十到几百倍。 表l l 列出了一些离子液体的黏度。通常认为黏度主要由范德华力和氢键作用决 定。正负离子的性质对黏度影响很大。例如：正离子的取代基的碳链增长，黏度 增大；取代基的烷基支化，黏度增大；负离子的酸性越强，黏度越大；负离子的 体积增大，范德华力增大，黏度增大等。 2 ) 电导率：离子液体完全由离子组成，但是由于黏度的影响，导致其电导 率相比于普通试剂没有很大的优越性。一般离子液体的电导率在ln 心c m 1 数 9 量级。表1 1 也列出了一些离子液体的电导率。由于电导率的影响因素很多( 如 黏度、温度、密度等) ，难以估计每个因素的影响。关于其变化，有一些经验规 律，如对同种阴离子，不同种阳离子的离子液体，电导率为：咪唑型 吡啶型 季胺型；低温时电导率与温度符合v o g e l - t a m m 锄- f u l c h e r ( v t f ) 关系： k _ a r l 陀e x p 【- b “t t 0 ) 】当温度高于两倍的玻化温度t o 时，符合a r r h e n i u s 方程。 表1 1 一些离子液体的黏度与电导率 t a b l el lv i s c o s i t ya n dc o n d u c t i v i t yo fs o m ei o n i cl i q u i d s 随着离子液体的发展，一些黏度较低，电导率较高的离子液体也被成功合成。 如：2 0 0 2 年，h a g i w a r a 【4 0 l 等合成了一种离子液体e m i m f 2 3 h f ，其电导率为1 0 0 m q 一c m 1 ，黏度为4 8 5 c p 。 3 ) 电化学窗口：只有当加入的试剂比溶剂更易氧化或还原时，溶剂才有应 用价值。一般认为，阳极的极限电势是阴离子的氧化电势，阴极的极限电势是阳 离子的还原电势。离子液体的电化学窗口一般可达到4 5 v 。表1 2 列出了一些 含氟室温离子液体的电化学窗口。 1 0 作。离子液体比较符合这些要求，且具有不挥发、不燃烧等优良性质，因此离子 液体或离子液体胶作为双电层电容器的电解质得到广泛应用。下面是一些应用举 例。 表1 3 离子液体应用于双电层电容器 t a b l el - 3a p p l i c a t i o no fi o n i cl i q u i d si nd o u b l e - l a y e rc a p a c i t o r s 1 4 3 电沉积 作为金属电沉积的电解质，水溶液受水的电化学窗口限制，熔盐一般温度较 高，离子液体是合适的选择。以离子液体为金属电沉积的电解液，进行金属的加 工也是离子液体的重要应用。 二十世纪九十年代以及之前主要研究的是三氯化铝型离子液体。相关报道比 较多。小浦延幸等人总结了离子液体为电解质电化学沉积各种金属的研究。其中 使用的离子液体大多数为三氯化铝型离子液体，对水和空气不稳定。九十年代以 1 4 5 电化学生物传感器 作为一种环境友好的绿色溶剂，离子液体也被用于电化学生物传感器的研究 中。迄今为止，离子液体已用于酶( 如：h r p 【6 3 蝴，g o d 【1 7 ，7 0 - 7 5 1 ，尿酸酶7 6 1 ，c a t 【7 7 l ， n a d h 【7 8 1 ) ，蛋白( 如：h b 【7 9 _ 州，m y b 8 5 8 6 】) 及其它生物物质( 如：c ”c 【3 7 8 甜，d a 【2 4 ， 8 9 1 ，a a 【2 6 】，u a 咖1 ) 的生物传感器的研究中。 离子液体一般以两种方式应用于此类研究中：一、作为电极修饰材料用于修 饰电极的构建；二、加入到底液中用于促进电子的转移。其中，第一种方式具有 离子液体用量小，并且可结合其他修饰材料进行优化等优点，因而文献报道较多。 表1 5 是对相关已报道文献的一些归纳。 表1 5 离子液体应用于电化学生物传感器 t a b i el - 5a p p l i c a t i o no fi o i l i cl i q u i d s me l e c 们c h e m i c a lb i o s e n s o r s i l 在电极修饰中的作用所使用的i l生物物质参考文献 与碳粉和石蜡油混匀制 成碳糊电极 与纳米材料及成膜材料 成膜 与纳米材料混匀呈胶状 后修饰固体电极 与溶胶凝胶结合使用 离子液体聚合并将生物 分子包埋其中 在离子液体中对金属电 极进行处理后，将该电极 用于生物物质的检测 掺杂d n a 网状物用于固 定生物物质 用作电解质 b p 】 p f 6 】 【b p 】【p f 6 】 e m i m 】 b f 4 】 b m i m 】 b f 4 】 b m i m 】 p f 6 】 o m i m 】【p f 6 】 p 一6 6 6 ，( 14 ) 】 n t 明 【o m i m 】【p f 6 】 b m i m 】【p f 6 】 p f i l 【b m i m 】【b f 4 】 【v i e t i m 】b r i e t i m 】【b f 4 】 v i e t i m 】【( c f 3 s 0 2 ) 2 m z n c l 2 - e m i m c l 【b m i m 】【b f 4 】 【b m i m 】 p f 6 】 【b m i m 】【b f 4 】 h b d a c y tc g o d g o d n a d h h b g o x h i 冲 g o d 【8 3 】 【2 4 】 8 7 】 7 4 】 【7 8 】 9 l 】 口l 】 【6 6 】 【7 2 】 掣u c o s e 7 5 】 h r p 【6 4 】 m y b ，h b ，h i 冲，【9 2 】 c y t c ，c a t 1 5 离子液体用于电化学生物传感器的研究见诸报导的已有不少，但是，其理论 研究还不够深入。大多数报道只是将离子液体作为一种修饰材料应用于传感器 中，而对于离子液体在其中的作用机理等方面的研究则很少，有待进一步的深入 研究。 1 5 本论文研究内羹 晰嗜疏孺堪蓁蓁彗烈薹西銮辫埒，赫i j ；j j 滂泣孺捌滩塑葡嗣萎孺霎孽臼i 篓 需戮# 茎剿髫弼靳；菇薛j ；并畚等箭抹葚奔藤；床应在生理功能研究方面还是在临 床应用方面都具有重要的意义。目前，测定d a 的方法主要有高效液相色谱法， 光谱法和化学发光法等。虽然d a 分子内含有两个容易被氧化的酚羟基，具有电 化学活性，可用电化学方法进行测定。但由于d a 在固体电极上的过电位非常高， 电极反应缓慢，且其本身或反应产物易吸附于电极表面而使电极钝化，导致灵敏 度低。同时由于与d a 共存于体液的抗坏血酸( a a ) 和尿酸( u a ) 等在固体电 极上与d a 具有相近的氧化电位，会对d a 的测定产生严重干扰等，使d a 的电化 学测定非常困难。化学修饰电极可降低过电位，增加d a 的传质速率，并能有效 利用特殊的修饰表面对分析物的选择富集、渗透等功能进行检测，从而提高分析 的选择性和灵敏度。因此，利用化学修饰电极研究d a 的电化学行为已有不少报 道【4 羽。 离子液体是在室温及低于室温时完全由离子组成的有机液体物质。通常为无 色液体，由含氮、磷的有机阳离子和无机、有机阴离子组成。由于离子液体具有 蒸汽压低、化学稳定性好、导电性能良好、电位窗口宽和溶解能力强等特点而常 被用于修饰电极的制备。碳纳米管是一种具有一维管状结构的新型纳米材料，因 其独特的力学、电子特性及化学稳定性而引起了世界范围内的研究兴趣。人们发 现，碳纳米管能够有效促进生物物质( 如蛋白质，多巴胺) 、环境物质的电子传 递【7 1 。碳纳米管和离子液体都可用于d a 的电化学检测。离子液体碳糊电极【2 ，3 - ， 碳纳米管离子液体凝胶电极f l l 】，离子液体修饰玻碳电极【3 1 2 1 等已用于d a 的检测。 壳聚糖是由氨基葡萄糖和n 乙酰氨基葡萄糖以一定比例交联而成的线性亲 水多剖1 3 】。由于它具有很好的生物相容性，且分子内带有很多活性基团( 如n h 2 ， p h y s i c a ls o c i e t y ，2 0 0 8 ，5 2 ，4 4 0 4 4 3 【l6 】yd u ，x l l u o ，j j x u ，h yc h e n as i m p l em e t h o dt of a b r i c a t ea c h i t o s a i l g o l dn a n o p a r t i c l e sf i l ma n di t sa p p l i c a t i o n i ng l u c o s eb i o s e n s o r b i o e l e c t r o c h e m i s t 2 0 0 7 ，7 0 ，3 4 2 - 3 4 7 17 】j w l i ，j j y 也f q z h a o ，b z z e n g d i r e c te l e c t r o c h e m i s 时o fg l u c o s e o x i d a s ee n t r a p p e di nm n 0g o l dp a r t i c l e s - i o n i cl i q u i d - n ，n d i m e t h y l f o r n l 眦i d e c o m p o s i t ef i i mo ng l a l s s yc a 而o ne l e c t r o d ea n dg l u c o s es e n s i n g a n a l y t i c a c h i m i c aa c t a 2 0 0 7 ，5 8 7 ，3 3 4 0 18 j c a e 协o ，s a s m a c h a d o d e t e n n i n a t i o no fc a r b 叫l 洫t o m a t 0 ”i nn a t u r a ” u s i n ga l l 锄p e r o m e t r i cb i o s e n s o rb a s e do nt h ei n h i b i t i o no fa c e t ) ，l c h o l i n e s t e r a s e a c t i v i 够s e i l s o r sa i l da c t u a 幻r sb c h e m i c a l ，2 0 0 8 ，l2 9 ，4 0 4 6 1 9 蔡德聪生物传感器发展与应用前景传感器世界，2 0 0 l ， 1 1 1 4 【2 0 】常竹，李贯良纳米材料在电化学d n a 生物传感器中的应用商丘师范学 院学报，2 0 0 5 ，2 l ，1 1 4 11 6 2 l 】郭先锋，吕东生，周柳，李伟善碳纳米管及其电化学应用电池工业，2 0 0 7 ， 1 2 ，1 9 3 - 1 9 6 2 2 】张云怀，张怀，肖鹏碳纳米管的d n a 修饰研究进展材料导报，2 0 0 7 ，2 l ， 1 3 1 6 【2 3 】yl i u ，x q z o u ，s j d o n g e i e c t r o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ff a c i l ep r e p a r e d c a r b o ni 啪o t u b e s i o i l i cl i q u i dg e lm o d i f i e dm i c r o e l e c t r o d ea n da p p l i c a t i o ni n b i o e l e c t r o c h e m i s t r y e l e c t l 0 c h e m i s t uc o m m u n i c a t i o n s ，2 0 0 6 ，8 ，l4 2 9 14 3 4 2 4 】w s u i l ，m x y n g ，k j i a 0 e l e c t r o c a t a l y t i co x i d a t i o no fd o p 锄i n ea ta i li o n i c l i q u i dm o d i f i e dc a r b o np a s t ee l e c t r o d ea n di t s 锄l a l ”i c a l 印p l i c a t i o n a n a i y t i c a l a n db i o a n a l ”i c a lc h e m i s t i y ，2 0 0 7 ，3 8 9 ，1 2 8 3 一1 2 9 1 2 5 】向伟，李将渊，马曾燕多壁碳纳米管修饰金电极测定维生素b 1 2 化学研 究与应用，2 0 0 7 ，1 9 ，7 1 0 7 1 3 【2 6 】w s 毗m x y 撕g ，r f g a 0 ，k j i a o e l e c t r o c h e m i c a ld e t e n n i n a t i o no f a s c o r b i ca c i di nr o o mt e m p e r a t u r ei o i l i c l i q u i db p p f 6m o d i f i e dc a r b o np a s t e e l e c t r o d e e l e c 缸d a n a l y s i s ，2 0 0 7 ，l9 ，l5 9 7 16 0 2 【2 7 】r p d e o ，n s l a 、) r r e n c e ，j w 撕g e l e c t r o c h e m i c a ld e t e c t i o no f 锄i n oa c i d sa t 1 8 c a r b o nn a i l o t u b e 锄dn i c k e l c a r b o n 眦l o t u b em o d i f i e de l e c t r o d e s a n a l y s t ，2 0 0 4 ， 1 2 9 1 0 7 6 - 1 0 8 1 2 8 】z h w a n g ，s f x i a o ，yc h e n e l e c t r o c a t a i y t i c 龇l da i l a l y t i c a lr e s p o n s eo f b e 协c y c l o d e x t r i ni n c o 印o m t e dc a r b o n 眦n o t u b e s m o d i f i e de l e c 仃d d e st o 坝们 g u a m n e e l e c t r o a n a i y s i s ，2 0 0 5 ，l7 ，2 0 5 7 - 2 0 6 1 2 9 】g yw 锄g ，x j l i uq a l u o ，z h 、砍m g a l p h 小c y c l o d e x t r i ni n c o r p o f a t e d c a r b o nf 捌t u b e c o a t e de l e c 昀d ef o rt h es i m u l t 锄e o u sd e t e 衄i n a t i o no f d o p a m i n e 锄d 印i n 印n e c h i n e s ej o u f n a lo fc h e m i s 缸y 2 0 0 5 ，2 3 ，2 9 7 3 0 2 【3 0 】王立新，任丽，吴培熙，袁金凤，张楷亮聚合物粘土纳米复合材料的研究 进展热固性树脂，2 0 0 1 ，1 6 ，3 3 3 5 【3l 】j m x uw ：l i ，q f 玛y l z h u d i r e c te l e c t r o c h e m i s t 巧o fc y t o c h r o m eco n 彻加r a l n a l l o - a t t a p u l g i t ec l a ym o d i f i e de l e c t r o d e觚di t se l e c 旬r o c a t a l y t i c r e d u c t i o nf o rh 2 0 2 e l e c 仃0 c 1 1 i m i c aa c 饥2 0 0 7 ，5 2 ，3 6 01 3 6 0 6 3 2 】j m x w ：l i ，q f y m ，h z h o n 岛y l z l ul t j i n d i r e c te l e c t r o nt r a n s f e r a n d b i o e l e c n o c 删y s i s o f h e m o g l o b i no n 彻n 0 - s t l 眦t u r a i a t t a p u i g i t e c l a y - m o d i f i e dg l a s s yc 打b o ne l e c n o d e j o u m a lo fc o l l o i da n di n t e r f 如es c i e n c e ， 2 0 0 7 ，3 1 5 ，1 7 0 1 7 6 【3 3 】v vs h 咖叫a n t s e v 巩y d i v a r l o v ，n b i s t o l a s ，f w s c h e l l e r ，a i a r c v ，u w r o l l e n b e 唱e ld i r e c te i e c t r o n 搬m s 南ro fc y t o c h r o m ep 4 5 0 b 4a te i e c 昀d e s m o d i f i e d 晰t ln 0 i l i o i l i cd e t e 玛e n ta n dc o l l o i d a lc l a yn a n o p a n i c l e s 恕潮y t i c a l c h e m i s t 取2 0 0 4 ，7 6 ，6 0 4 6 - 6 0 5 2 【3 4 】d s t 埘1 ，c m o u s 阢s c o s m e r s u b r k l n o r n o l a rc y a u l i d ed e t e c t i o na tp o l y p h e n o l o x i d a s e c l a yb i o s e n s o r s m 脚如c a lc h e m i s t 2 0 0 4 ，7 6 ，17 8 18 3 3 5 】d s t 燃l ，s c o s n j e r ，c m o u s 吼h i 冲【z n c r - a b t s 】r e d o xc l a y - b a s e db i o s e n s o r ： d e s i g na i l do p t i m i z a t i o nf o rc y 疵d ed e t e c t i o n b i o s e n s o r s & b i o e l e c t r o i l i c s ， 2 0 0 4 ，2 0 ，3 9 0 3 9 6 【3 6 】d j q i a t l ，c n 幽珊u 隅s o w e n l ( ，h i s h i k a w 马n z o d n ，j m i y a k e a t l y d r o g e nb i o 1 1 s o rm a d eo fc l a 弘p o l y ( b u t ) r i v i o l o g e n ) ，a i l dh y d r o g e n a s e s 撒l d w i c h e do nag l a s sc a r b o ne l e c t r o d e b i o s e n s o r s & b i o e l e c t r o 血c s ，2 0 0 2 ，l7 ， 7 8 9 7 9 6 1 9 3 7 】s c o s n i e r ，f l 锄b e 吒m s t o y t c h e v a ac o m p o s i t ec l a yg l u c o s eb i o s e n s o r b a s e do na ne l e c t r i c a l l yc o i l n e c t e dh r p e l e c t r o a n a l y s i s ，2 0 0 0 ，12 ，3 5 6 - 3 6 0 38 】a m i g l l a n i ，e s c a v e t t a ，d t o n e l l i e l e c t r o d e p o s i t e dg l u c o s eo x i d a s e a n i o n i c c l a yf o r9 1 u c o s eb i o s e n s o r sd e s i g l l a n a l y t i c ac h i m i c aa c 饥2 0 0 6 ，5 7 7 ，9 8 - l0 6 3 9 】李汝雄绿色溶剂一离子液体的合成与应用v 0 1 2 3 8 ，化学工业出版社，北 京，2 0 0 4 4 0 】r h a g i w a r 如t h i r a s h i g e ，t t s u d a ，yi t 0 ah i g h l yc o n d u c t i v er o o m t e m p e r a t l j r e m o l t e nn u o r i d e ：e m i fc e n t e rd o t2 3 h f j o u m a lo ft h e e l e c n d c h e m i c a ls o c i e 吼2 0 0 2 ，l4 9 ，dl d 6 【4 l 】r ，肌g ，t o 蜘i m 钆f k i t 锄w a ，t o h s a l ( a an o v e l 锄p e r o m e t r i c0 2g 嬲 s e n s o rb a s e do ns u p p o r t e dr o o m t e m p e r a t u r ei o n i cl i q u i dp o r o u sp o l y e t h y l e n e m e m b 砌e - c o a t e de i e c n d d e s e l e c t r o a j l a i y s i s ，2 0 0 4 ，16 ，6 6 - 7 2 【4 2 】m gk a n g ，k s i t y l j ，s h c h a n g ，n qp a r k an e wi o n i cl i q u i df o rar e d o x e l e c t r o l y t eo fd y e - s e n s i t i z e ds o l a rc e i l s e t r ij o