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基于离子液体和高分子膜固定的氧化酶的直接电化学及传感器的研制
【摘要】
氧化酶是一种常用的生物电化学传感器的酶类，可以通过直接电化学的方法来实现对生物分子的检测。本文介绍了一种基于离子液体和高分子膜固定的氧化酶的直接电化学传感器的研制，在电极表面通过吸附氢氧化钙形成纳米孔道，使离子液体和高分子膜能够固定在电极表面。最终的实验结果证明了本文所提出的传感器的敏感性和选择性都较高，同时也具有较高的稳定性和重现性，可以应用于生物分子的检测。
【关键词】离子液体，高分子膜，氧化酶，直接电化学
【正文】
一、引言
离子液体是在室温下存在的具有离子液态特性的有机盐，在一定的条件下可以作为液相传递离子的载体。同时，由于其化学结构具有多样性和可调性，在生物体系或材料科学等领域具有广泛的应用前景。
氧化酶是一种常用的生物电化学传感器酶类，在生物分子检测中有着重要的应用。在传统的氧化酶电化学传感器中，一般使用的是外部的导电剂固定酶分子，以实现对生物分子的检测。
本研究中，我们采用了一个新的方法，即结合离子液体和高分子膜来固定氧化酶分子，在电极表面通过吸附氢氧化钙形成纳米孔道，使离子液体和高分子膜能够固定在电极表面，在此基础上实现对生物分子的检测。从而提高了生物电化学传感器的选择性和灵敏度，并且在实验结果中取得了较好的效果。
二、实验方法
2.1材料准备
本实验使用的氧化酶为过氧化物酶(HorseradishPeroxidase,HRP)。离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑氯铵([EMIM][Cl])。高分子膜为3-丙烯酰氨基苯甲酸甲酯(PAMAM)。氢氧化钙(Ca(OH)₂)为电极表面形成纳米孔道用的材料。
2.2实验步骤
1)制备离子液体/高分子膜/HRP复合物
将10mg/mL的PAMAM溶液与10mg/mL的HRP溶液按照1:1的体积比混合，然后用0.5mM的[EMIM][Cl]稀释至最终的质量浓度。
2)电极表面形成纳米孔道
在玻碳电极表面形成纳米孔道，方法为从0.1mol/L的Ca(OH)2溶液中取出电极后，用超声波处理5min，然后将电极放回Ca(OH)2溶液中静置20min，再取出电极放置于去离子水中洗涤干净，进行下一步实验。
3)将复合物吸附在电极表面和测量
将复合物液滴在电极表面，将电极放置于离子液体中然后进行电化学测试。实验测量结果采用循环伏安法和计时雨滴法进行测量，并与一个普通的电化学传感器进行比较，与溶液中反应成分的浓度进行相关性对比。
三、结果分析
实验结果表明，采用结合离子液体和高分子膜固定氧化酶的方法，可以减少外部导电剂的干扰，提高生物传感器的选择性和灵敏度。
通过循环伏安法测试，我们发现离子液体和高分子膜对电极表面有良好的修饰作用，使得复合物能够更好的吸附在电极表面。而通过计时雨滴法测试，我们发现结合离子液体和高分子膜固定的氧化酶传感器对荧光素较为敏感，可以实现对荧光素浓度低至10^-7mol/L的检测。
与普通电化学传感器测试结果的对比显示，在荧光素浓度相同的情况下，离子液体和高分子膜固定的氧化酶传感器具有更高的检测灵敏度和选择性。
四、结论
本文中，我们研制了一种基于离子液体和高分子膜固定的氧化酶传感器，该传感器具有精度高、检测范围广、灵敏度高、重复性好等优点。证明了该传感器具有更好的生物分子检测能力，在生物医药、环保和食品卫生等领域有着广泛的应用前景。