电化学酶传感器制作技术及应用

1、电化学酶传感器制作技术及应用一、 实验目的和要求（一） 掌握电化学工作站的原理和操作（二） 学习酶电极构建方法（三） 学习各类电化学检测方法和技术，并探讨它们在实际检测中的应用。二、 实验试剂半胱氨（20mM）、戊二醛(wt2.5%)、辣根过氧化物酶（HRP，20mg/ml），PBS缓冲液（ PH=7.4），水溶液（1 mM），对苯二酚（1 mM）,所配溶液均用二次蒸馏水。三、 实验仪器 上海辰华仪器公司CHI 760B电化学工作站，其中金电极为工作电极，铂电极为辅助电极，甘汞电极为参比电极四、 实验原理电化学酶生物传感器工作示意图如下所示：电化学酶生物传感器的基本结构单元由生物敏感分子(固定

2、化酶膜)和信号转换器(基础电极)组成。在本实验中，过氧化氢氧化酶膜可以选择性识别被检测物质，发生酶促反应，产生化学信号，基础电极将化学信号转变为电信号，从而达到检测的目的。下面，我们具体阐述一下酶电极的构建和电化学工作站工作的原理：（1）电化学生物传感界面（酶电极）的构建实验采用交联法制备酶电极，利用戊二醛双功能官能团试剂，使生物分子彼此共价结合成网状结构。首先，半胱胺巯基键与金电极形成金硫键，然后半胱胺上的醛基氨基与戊二醛的醛基缩合，最后，利用HRP上的氨基与戊二醛缩合，制备完整的电化学酶传感界面。制备好的酶电极示意图如下所示： （2）电化学测定当我们构建的酶电极浸入到电解溶液中时，待测底物

3、进入酶层的内部参与反应，大部分酶反应都会产生或消耗一种可被电极测定的物质，当反应达到稳态时，电活性物质的浓度可以通过电位或电流模式进行测定。五、 实验步骤 （1）电极处理：首先，将金电极分别用粒径为1.0mm、0.3mm、0.05mm的氧化铝粉末进行打磨处理，直到电极表面呈现镜面效果；其次，将打磨好的电极分别用水、无水乙醇、水超声，各自超声约3分钟，用以去除电极表面可能存在的杂质；最后，将超声好的电极泡PR洗液，扫硫酸备用。处理三个电极，分别标号为A、B、C。 （2）半胱胺的组装：将（1）步制备好的电极浸泡于半胱胺溶液中，在室温下静置过夜，备用。 （3）戊二醛的组装：将电极用PBS溶液冲洗干净

4、,纯氮微气吹干，滴加5戊二醛，在 的恒温器中组装30 Min. （4）HRP的组装：将（3）电极用PBS溶液冲洗干净,纯氮微气吹干，其中标号为A、B的电极，继续滴加5辣根过氧化物酶，在的恒温器中继续组装30Min. （5）电化学测量： PBS溶液为电化学测量时的电解液。将A、B、C两根电极浸泡到PBS溶液中，在搅拌溶液的条件下施加一个-0.2V的电势，测量电流-时间曲线，30s后依次往PBS溶液中加入浓度为10、20、30、50、100过氧化氢溶液，继续测量电流-时间曲线，观察、记录实验过程中的情况。注：用来测定A、C电极电解液PBS溶液中，含有1 mM对苯二酚。六、问题讨论 （1）酶电极有哪些组装方法并分别进行阐述（2）戊二醛的在实验中的作用是什么?（3）对苯二酚在电化学测量时有什么作用？ (4) 电化学分析方法有哪些？七、化学实验注意事项 （1）酶电极在的恒温器中组装时，需要一定湿度的环境以保持酶的活性，所以，通常情况下我们将酶电