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基于哈贝仿生复合纳米材料固定酶的过氧化氢生物传感器彭花萍;刘爱林;胡妍;陈江锐;黄郑隽;林新华【摘要】目的：构建基于纳米金-聚多巴胺-氧化石墨烯-甲苯胺蓝（A PG T ）哈贝仿生复合纳米材料制备的H2 O2生物传感器，并研究该传感器的性能。
方法采用一步原位聚合法制备APGT ，并采用紫外-可见光谱、扫描电镜、X射线能谱及电化学方法对该传感器进行表征。
结果该电化学传感器表现出对 H2 O2良好的电催化还原行为，线性范围为1．0～40．0μmol/L ，检测限为0．32μmol/L ，表观米氏常数为16．9μmol/L。
结论该生物传感器制备简单、绿色，具有较高的稳定性，较低的检出限和较小的米氏常数，且具有重现性好和抗干扰能力强等特点。
%Objective Construction of a novel hydrogen peroxide biosensor based on gold nanopar-ticles-polydopamine-graphene oxide-toluidine blue (APGT ) nanocomposite ,and studying the characteris-tics of the biosensor . Methods The APGT nanocomposite was synthesized by a simple one-pot in situ chemical polymerization method ,and the characteristics of the as-prepared APGT nanocomposite were in-vestigated by using UV-vis spectroscopy ,energy dispersive X-ray (EDS) and electrochemical methods re-spectively . Results The biosensor showed good electrocatalytic activity to H2O2 with a linear range from 1~40μmol/L ,low detection limit of 0 .32 μmol/L (S/N=3) and a low apparent KappM of 16 .9 μmol/L . Conclusion The simple and green operation ,low detection limit ,good selectivity ,excellent stability ,and reproducibility of the biosensor indicated its promising application in biomolecules immobilization .【期刊名称】《福建医科大学学报》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4页(P261-264)【关键词】过氧化氢;辣根过氧化物酶;多巴胺;纳米金;生物传感器;石墨烯【作者】彭花萍;刘爱林;胡妍;陈江锐;黄郑隽;林新华【作者单位】福建医科大学药学院药物分析学系，福州 350004;福建医科大学药学院药物分析学系，福州 350004;福建医科大学药学院药物分析学系，福州350004;福建医科大学药学院药物分析学系，福州 350004;福建医科大学药学院药物分析学系，福州 350004;福建医科大学药学院药物分析学系，福州 350004【正文语种】中文【中图分类】R392-33;R394-33;R916.3;R977新型纳米材料的合成为发展新型电化学生物传感器提供了新的途径。
金属纳米材料构建的无酶过氧化氢传感器的研究进展文章主要介绍金属纳米材料构建的无酶过氧化氢传感器。
无酶法克服了介质、pH、温度、时间等因素对酶的活性以及灵敏度的影响。
标签：H2O2；无酶；传感器；检测1 概述过氧化氢（H2O2）被广泛应用于化工、印染、食品等行业。
H2O2也是生物体系中一种重要的物质，因此H2O2的检测具有重要的意义。
电化学法检测H2O2主要采用电流型生物传感法。
生物传感法又分为酶法和无酶法。
酶法具有高选择性和灵敏度，但酶易受外界因素（温度、介质、温度、湿度等）影响，因此，无酶法备受关注。
2 金属纳米材料构建的无酶H2O2传感器2.1 贵金属纳米粒子构建的无酶H2O2传感器金属纳米材料，特别是贵金属纳米材料，具有多重氧化态和吸附特性，具有较高的催化活性。
Pt、Pd、Au、Ag由于具有较高的催化活性，均可构建无酶H2O2传感器。
传感器性能会受到电极材料、材料修饰方法及纳米材料形貌的影响。
采用Pt纳米粒子修饰的玻碳电极（GCE）比ITO检测限低2个数量级。
PdNPs/MWCNTs/Nafion修饰GCE相对于PdNPs修饰GCE对H2O2的检测具有更宽的线性范围。
金纳米粒子的形貌会影响H2O2的灵敏度[1]。
GCE表面的金纳米微球（AuNSs）和金纳米棒（AuNRs）的比例为1：3和1：5时，对H2O2检测的灵敏度分别为54.53μ AmM-1和58.51μAmM-1，均比金纳米粒子修饰GCE （11.13 μAmM-1）高很多。
2.2 双金属纳米粒子构建的无酶H2O2传感器近年来，双金属纳米材料相对于单一金属纳米材料既具有较高的催化活性，又具有纳米材料独特的性能，因此引起人们广泛的兴趣。
AuAg、AuPt、AuPd、PtPd[2，3]、PtSe、PtIr、PdRh可用于构建无酶H2O2传感器。
哑铃型PtPd/Fe3O4纳米复合材料构建的无酶H2O2传感器[2]，对H2O2的还原具有较高的催化性能，与PtPd纳米粒子构建的无酶H2O2传感器[3]相比，PtPd/Fe3O4具有更低的检测限，可能是PtPd纳米粒子与Fe3O4纳米材料协同作用的结果。
基于金纳米-植酸胶束混合组装的过氧化氢传感器的电化学研究郭小玉;苗云;杨海峰【摘要】采用混合组装技术，利用植酸胶束(IP6 micelles)的磷酸酯键络合辣根过氧化物酶(HRP)和金纳米粒子(GNPs)，形成了具有生物亲和性的纳米复合材料，保持了辣根过氧化物酶的生物活性，并利用金纳米粒子的高电子密度、介电特性和催化性能，实现了HRP与玻碳电极(GCE)表面的直接电子转移。
Nafion膜的滴加能提高电极的选择性和稳定性。
实验过程中借助紫外-可见吸收光谱和透射电子显微镜进行表征，实验结果证明：GNPs的高导电和高催化性能，结合植酸胶束的优良生物相容性和对酶的高负载量的特点，使得吸附在其上的HRP保持活性，制备的生物传感器能对H2O2进行电催化还原。
Nafion/HRP-IP6 micelles-GNPs/GCE对H2O2的线性浓度范围为5×10-7~1.15×10-5 mol/L (线性相关系数r=0.993, n=9)，最低检测限为0.1μmol/L (信噪比S/N=3），米氏常数为0.0024 mmol/L。
%A hybrid and bio-compatible sensor constructed with IP6 micelles phosphate bonded horseradish peroxidase and gold nanoparticles. The nano-composite materials not only keep the biological activity of horseradish peroxidase, but also achieve the high electron density, dielectric properties and catalytic performance of gold nanoparticles to facilitate the direct electron transfer. Furthermore, Nafion membrane can improve the selectivity and stability of sensor. The characterizations of UV -visible absorption spectroscopy and transmission electron microscopy showed that the high conductivity and high catalytic properties of nanoparticles together with the excellent biocompatibilityand high enzyme loading IP6 micelles made the adsorption of HRP and maintained its activity. Nafion/HRP-IP6 micelles-GNPs/GCE biosensor can electrocatalytically reduce H2O2. The current response with the concentration of H2O2 has a linear relationship within the concentration range of 5×10-7~1.15×10-5 mol/L (linear correlation coefficient r=0.993,n=9), the detection limit was 0.1μmol/L (signal to noise ratio S/N=3), Michaelis constant of 0.002 4 mmol/L.【期刊名称】《化学传感器》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】7页(P37-43)【关键词】植酸胶束;金纳米粒子;辣根过氧化酶;过氧化氢传感器【作者】郭小玉;苗云;杨海峰【作者单位】上海师范大学生命与环境科学学院化学系，上海200234;上海师范大学生命与环境科学学院化学系，上海200234;上海师范大学生命与环境科学学院化学系，上海200234【正文语种】中文近年来，随着纳米技术与生物传感器的日益发展与融合，纳米生物传感器引起了越来越多的关注。
基于硫堇/碳纳米管修饰金电极的过氧化氢生物传感器欧朝凤 袁若*柴雅琴 钟霞 唐明宇 陈时洪 贺秀兰(西南大学化学化工学院重庆市现代分析化学重点实验室,重庆400715)摘 要 制备了以硫堇(TH )、纳米金(N ano A u)及多壁碳纳米管(MWNT )修饰的H 2O 2生物传感器。
探讨了工作电位、温度、p H 对电极响应的影响,考察了电极的重现性、抗干扰能力及使用寿命。
该传感器具有线性范围宽、检出限低、灵敏度高、稳定性好和抗干扰能力强等特点。
其线性范围为7.0 10-7~4.0 10-3m o l/L;检出限为2.3 10-7m o l/L;灵敏度为0.13A /(mo l L -1c m 2);达到稳定电流所用时间<9s 。
米氏常数为0.62mmo l/L ,表明所固定的酶具有较高的生物活性。
关键词 硫堇,多壁碳纳米管,辣根过氧化物酶,纳米金,化学修饰电极 2006 12 04收稿;2007 01 22接受本文系国家自然科学基金(N o .20675064)、重庆市自然科学基金(No .C STC 2004BB4149,2005BB4100)、西南大学博士基金(No .s w nvB2004021)及西南大学高新技术培养基金(XSGX02)资助项目*E m ai:l yu anruo @s 1 引 言在环境分析和临床实验中,H 2O 2是重要的检测对象。
许多氧化酶反应产物里也有H 2O 2,通过对其测定可进行多种酶反应的研究。
对检测H 2O 2的检测方法有化学发光法[1]、荧光法[2]、光度法[3]以及电化学法。
在电化学方法中又以各种H 2O 2生物传感器为主[4]。
近年来,通过固定过氧化物酶或其酶的模拟酶制备H 2O 2生物传感器得到广泛的研究,其中以辣根过氧化物酶(HRP)最为普遍[4]。
近年来的研究表明,碳纳米管(C NT )具有明显的促进生物分子的电子传递作用[5]。
Q ian [6]等制作了基于壳聚糖和CNT 固定HRP 的H 2O 2传感器,该传感器由于工作电位较低(-0.2V ),可以避免其它物质的干扰,但是线性范围比较窄。
石墨烯-聚多巴胺纳米复合材料制备过氧化氢生物传感器郑龙珍;李引弟;熊乐艳;刘文;刘强;韩奎;杨绍明【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2012(40)1【摘要】通过合成具有仿生功能的石墨烯-聚多巴胺纳米材料,将其与辣根过氧化酶组装到电极表面,以对苯二酚为电子媒介体制备H2O2传感器.此修饰电极对H2O2具有良好的电催化活性,检测的线性范围为5.0×10-7～3.3×10-4 mol/L;线性回归方程为Y=29.69x+ 0.04577,相关系数为R=0.9995;检出限为3.7×10-7mol/L(S/N=3).%A novel graphene-polydopamine nanomaterial with biomimetic functions was synthesized. The graphene-polydopamine nanomaterial was applied in the fabrication of H2O2 biosensors by using hydroquinone as electron mediator. The modified electrode exhibited good electrocatalytical activity to H2O2. The linear range was from 5. 0 X 10-7 to 3. 3 X 10-4 mol/L with a detection limit of 3. 7 X 10-7 mol/L (S/N=3) and the linear correlation coefficient was 0. 9995.【总页数】5页(P72-76)【作者】郑龙珍;李引弟;熊乐艳;刘文;刘强;韩奎;杨绍明【作者单位】华东交通大学化学化工系,南昌330013;华东交通大学化学化工系,南昌330013;华东交通大学化学化工系,南昌330013;华东交通大学化学化工系,南昌330013;华东交通大学化学化工系,南昌330013;华东交通大学化学化工系,南昌330013;华东交通大学化学化工系,南昌330013【正文语种】中文【相关文献】1.基于纳米金-聚多巴胺-硫堇-石墨烯/壳聚糖/葡萄糖氧化酶纳米复合物膜修饰电极构建的葡萄糖生物传感研究 [J], 苏丽婷;刘盼;彭花萍;刘爱林2.聚多巴胺球支撑银纳米粒子制备无酶过氧化氢生物传感器 [J], 徐署东;李卫东3.聚多巴胺包埋G-四联体/血红素DNA酶制备过氧化氢生物传感器 [J], 高艾;王玉茹;何锡文;尹学博4.基于核酸适配体-聚多巴胺纳米复合物的荧光生物传感器检测赭曲霉素A [J], 张立转;赵旭华;梁晶晶;崔小华;翟翔;王玉瑶;于保锋5.磁性石墨烯@聚多巴胺纳米复合材料分离去除水中双酚A [J], 方梦婵;周华娇;吴静怡;彭奎霖;叶青因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于石墨烯和金纳米棒复合物的过氧化氢电化学传感器李理;卢红梅;邓留【摘要】利用阴离子型聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护的带负电荷的还原态石墨烯(GN)与带正电荷的金纳米棒(AuNR)之间的静电吸附,通过层层自组装的方法研制出一种新型过氧化氢(H2O2)传感器.首先将PVP保护的石墨烯(PVP-GNs)吸附到表面干净的裸玻碳电极(GCE)上,再将PVP-GNs修饰的电极浸泡于金纳米棒溶液中,通过静电吸附将金纳米棒负载在PVP-GNs膜之上.以循环伏安及计时安培电流等方法对修饰电极的性质进行了表征.结果表明,制备的PVP-GNs-AuNRs/GCE对H2O2的催化还原显示出好的电催化活性.测定H2O2的线性范围为25～712μmol/L;检出限(S/N=3)为7.5 μmol/L.此传感器制作简单,具有响应快、稳定性好、灵敏度高等特点.【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2013(041)005【总页数】6页(P719-724)【关键词】石墨烯;金纳米棒;过氧化氢;生物传感器【作者】李理;卢红梅;邓留【作者单位】中南大学化学化工学院,长沙410083;中南大学有色金属资源化学教育部重点实验室,长沙410083;中南大学化学化工学院,长沙410083;中南大学有色金属资源化学教育部重点实验室,长沙410083;中南大学化学化工学院,长沙410083;中南大学有色金属资源化学教育部重点实验室,长沙410083【正文语种】中文过氧化氢(H2O2,双氧水)作为氧化剂、还原剂和催化剂在工业、环境、制药、食品分析和临床诊断等领域得到广泛应用。
医学上用双氧水(3%左右或更低,w/V)作消毒剂;在食品行业中,双氧水作为生产加工助剂,应用于饮料、乳品、啤酒等生产过程中,但双氧水的过量使用会对人体健康产生不良影响[1]。
因此,构建简单、灵敏的H2O2检测方法,对H2O2含量的精确测量具有重要意义。
目前,检测低含量双氧水的主要方法有化学发光法[2]、荧光法[3]、分光光度法[4]及电化学分析法[5]等。
Vol.34高等学校化学学报No.92013年9月 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 2097~2101 doi:10.7503/cjcu20121075基于聚乙烯醇离子液体负载HRP 修饰石墨烯/纳米金复合膜的过氧化氢生物传感器屈建莹,康世平,娄童芳,杜学萍(河南大学化学化工学院,环境与分析科学研究所,开封475004)摘要 以石墨烯/纳米金修饰玻碳电极为基底,用聚乙烯醇与离子液体复合物将辣根过氧化物酶固定于电极表面,制备了过氧化氢生物传感器.结果表明,在0.1mol /L HAc⁃NaAc+0.1mol /L KCl(pH =6.5)中,H 2O 2的氧化峰电流与其浓度在9.55×10-6~6.01×10-3mol /L 间呈良好线性关系,检出限(3S /N)为3.3×10-7mol /L.用标准加入法做回收实验,回收率在93.4%~100.5%之间.该传感器对H 2O 2具有较高的灵敏度和较低的检测限,稳定性和重现性良好,使用寿命较长,且制作成本低,可多次重复使用.关键词 生物传感器;纳米金;石墨烯;1⁃丁基⁃3⁃甲基咪唑四氯化铁盐;辣根过氧化物酶中图分类号 O657 文献标志码 A 收稿日期:2012⁃11⁃29.基金项目:国家自然科学基金(批准号:31000065)资助.联系人简介:屈建莹,女,博士,副教授,主要从事电化学生物传感器的研究与应用.E⁃mail:lilyqujy@石墨烯(GS)是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料,具有比表面积大(理论值2630m 2/g)㊁电子传导能力高[2×105cm 2/(V㊃s)]㊁原料易得且价格便宜等优点,是一种理想的的电极修饰材料[1,2].纳米金由于具有易于制备㊁生物相容性好和比表面积较大等特点,在构建各类生物传感器方面发挥了广泛的作用.石墨烯与纳米金的复合材料兼具了各自的优点,在传感器构建方面备受关注[3~9].离子液体(ILs)又称 绿色溶剂”,由于具有不挥发性㊁高稳定性㊁高导电性㊁良好的生物相容性及宽的电化学窗口等优点而被广泛用于制作生物传感器[10~14],但其中应用较多的为疏水性ILs,水溶性ILs 的应用还有限.目前,开发水溶性ILs 在生物传感器领域的应用受到科研工作者的广泛关注.本文以石墨烯/纳米金修饰玻碳电极为基底,通过氢键作用将一种水溶性离子液体 1⁃丁基⁃3⁃甲基咪唑四氯化铁盐([bmim]FeCl 4)与一种易得㊁成膜性和生物相容性好㊁富含羟基的水溶性聚合物 聚乙烯醇(PVA)[15,16]制成复合物,并固定辣根过氧化物酶(HRP)[17~19],研制了性能优良的过氧化氢生物传感器.与传统的采用共价交联与包埋等方法固定酶制备的生物传感器相比,该法制备的过氧化氢生物传感器具有灵敏㊁准确㊁性能稳定和制作简便等优点.1 实验部分1.1 试剂与仪器石墨烯(河南省特种功能材料重点实验室提供);[bmim]FeCl 4(上海成捷化学公司);聚乙烯醇(研域化学试剂有限公司);H 2O 2(质量分数30%,天津科密欧化学试剂有限公司);HAuCl 4(天津市光复精细化工研究所);辣根过氧化物酶(Sigma 公司);氯化钾㊁醋酸钠(天津市化学试剂一厂);硝酸钠(上海试剂一厂);氯化铵(焦作化工三厂).所用试剂均为分析纯,实验过程所用水为二次蒸馏水.CHI650电化学工作站(上海辰华仪器有限公司):三电极系统,工作电极为修饰玻碳电极(准=3mm),参比电极为银⁃氯化银(饱和氯化钾)电极,辅助电极为铂丝电极;KQ⁃50E 型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);SYZ⁃550型石英亚沸高纯水蒸馏器(上海君竺仪器制造有限公司);FA2004电子天平(上海恒平科学仪器有限公司);JEM⁃2010型透射电子显微镜(日本JEOL 公司).8902高等学校化学学报 Vol.34 1.2 HRP传感器的制备1.2.1 纳米金的合成 参照文献[20]中的方法合成纳米金.将50mL HAuCl4(质量分数0.01%)溶液加热至沸腾,在冷凝回流并充分搅拌的条件下,快速加入1.0mL柠檬酸钠溶液(质量分数1%),保持沸腾并继续搅拌回流反应30min,然后除去加热源继续搅拌15min以上,直到溶液冷却到室温.所得纳米金胶在4℃冰箱中保存.1.2.2 PVA⁃ILs复合溶胶的制备 向1.7g PVA中加入200μL[bmim]FeCl4和40mL水.在85℃下磁力搅拌4h,得到红棕色胶状液体.取5mL该胶状液体加入到20mL水中,于85℃下磁力搅拌1h,室温冷却,即制得PVA⁃ILs复合溶胶.1.2.3 玻碳(GC)电极的预处理 将玻碳电极依次用1.0,0.3和0.05μm Al2O3粉浆在抛光布上抛光至镜面,然后分别用无水乙醇㊁硝酸(体积比1∶1)和水各超声清洗1min,再用水冲洗后自然晾干,备用.1.2.4 修饰电极的制备 向5mL水中加入3mL纳米金溶液,超声分散均匀后,加入2.8mg GS,得到黑色悬浮液.取4μL悬浮液滴涂于洁净的玻碳电极表面,红外灯下晾干成膜,即得nano Au⁃GS/GC 修饰电极.将上述电极转入HRP溶液中,于4℃冰箱中吸附12h.取出,用水浸泡1h,自然晾干,制得HRP/nano Au⁃GS/GC电极.然后滴加2μL聚乙烯醇离子液体复合溶液.自然晾干,得到PVA⁃ILs/ HRP/nano Au⁃GS/GC电极.将该电极转入HRP溶液中,于4℃冰箱中放置24h,即得到HRP/PVA⁃ILs/HRP/nano Au⁃GS/GC传感器.实验前取出电极,在水中泡30min后,在0.1mol/L的KCl中于1~ -1V电压范围内以100mV/s的速度循环扫描80次,得到室温下稳定的电极.1.3 测试方法采用三电极系统,扫描速率为100mV/s,在0.1mol/L HAc⁃NaAc+0.1mol/L KCl(pH=6.5)底液和浓度为1mmol/L的H2O2溶液中于-1.0~0V电位范围内进行循环伏安测定,实验前先向溶液中通氮气除氧,并在整个实验过程中保持氮气气氛.2 结果与讨论2.1 石墨烯/纳米金复合材料的表征图1为石墨烯和石墨烯/纳米金复合物的TEM照片.从图中可以看出,纳米金在石墨烯上均匀分布,其粒径在10~20nm之间.Fig.1 TEM images of GS(A)and nano Au/GS(B,C)2.2 实验条件的优化2.2.1 石墨烯/纳米金复合材料修饰量的选择 考察了石墨烯/纳米金的修饰量为0,2,5,8,11和14μL时电极对H2O2测定的影响,结果如图2所示.可以看出,当石墨烯/纳米金的修饰量由0增加到4μL时,对H2O2的响应电流达到最大,之后随修饰量的继续增加,响应电流迅速降低,这可能是由于膜厚的增加阻碍电子转移,不利于与底物反应所致.所以,选择石墨烯/纳米金的修饰量为4μL.2.2.2 PVA⁃ILs复合溶胶修饰量的选择 PVA⁃ILs复合溶胶作为HRP的保护膜和载体,其修饰量对H2O2的电信号响应具有不可忽视的影响.实验中分别考察了PVA⁃ILs复合溶胶的修饰量为0,2,4,6和8μL时对H2O2测定的影响.从图3中可以看出,当PVA⁃ILs复合溶胶的量为2μL时,电极对H2O2的响应电流最大,且随修饰量的增加,响应电流先增加然后迅速降低,这可能是由PVA⁃ILs复合溶胶Fig.2 Effect of the amount of nano⁃Au /GS on theresponse current in H 2O 2+0.1mol /LKCl Fig.3 Effect of the amount of PVA⁃ILs on the responsecurrent in 1mmol /L H 2O 2+0.1mol /L KCl(scan rate 100mV /s )本身对H 2O 2具有催化作用,所以电流先增加.之后随着PVA⁃ILs 复合溶胶修饰量的增大,膜厚增加,阻碍了溶液中H 2O 2向电极表面的扩散,从而影响了电流的信号响应,使电流减小.所以,选择PVA⁃ILs 复合溶胶的修饰量为2μL.Fig.4 Effect of different pH values on response current in 0.1mol /L KCl +1mmol /L H 2O 2(scan rate 100mV /s )2.2.3 pH 值对传感器的影响 分别配制了pH =4.55,5.02,5.52,6.07,6.52,7.02,7.52和8.02的0.1mol /L KCl 溶液作为底液,在相同的实验条件下考察了pH 值对H 2O 2测定的影响,结果如图4所示.可见,pH =6.5是此实验的最佳测定酸度.故选择pH =6.5的0.1mol /L KCl 溶液作为底液.2.2.4 缓冲介质的影响 配制了0.1mol /L pH =6.5的磷酸盐缓冲溶液㊁柠檬酸⁃柠檬酸钠缓冲溶液㊁醋酸⁃醋酸钠缓冲溶液作为缓冲介质,并在相同条件下进行实验.结果表明,[bmim]FeCl 4会在磷酸盐缓冲溶液中形成乳状物,而影响响应信号;而在HAc⁃NaAc 中H 2O 2的还原电流较强.故最终选择0.1mol /L pH =6.5的醋酸盐缓冲体系.2.3 修饰电极的电化学行为Fig.5 Response current of GC (a ),nano Au⁃GS /GC (b ),HRP /nano Au⁃GS /GC (c )and HRP /PVA⁃ILs /HRP /nano Au⁃GS /GC (d )electrodes in 0.1mol /L KCl and 1mmol /L H 2O 2+0.1mol /L KCl (A )and cyclic vol⁃tammograms of HRP /PVA⁃ILs /HRP /nano Au⁃GS /GC in 1mmol /L H 2O 2+0.1mol /L KCl (a )and 0.1mol /L KCl (b )(scan rate 100mV /s )(B )图5为GC,nano Au⁃GS /GC,HRP /nano Au⁃GS /GC 和HRP /PVA⁃ILs /HRP /nano Au⁃GS /GC 电极对H 2O 2催化作用的对比图.可见,4支电极在H 2O 2溶液中的电信号增幅明显不同.其中GC 电极对H 2O 2几乎没有催化作用,nano Au⁃GS /GC 和HRP /nano Au⁃GS /GC 修饰电极对H 2O 2有一定的催化作用,HRP /PVA⁃ILs /HRP /nano Au⁃GS /GC 修饰电极对H 2O 2的催化还原电流增幅明显比其它几支电极大,且背景减小,说明HRP 被固定到电极表面.同时,由于聚乙烯醇与离子液体形成了复合物,既提高了PVA 膜的导电能力,也克服了[bmim]FeCl 4溶于水的不足,使得该生物传感器具有更加优良的性能.9902 No.9 屈建莹等:基于聚乙烯醇离子液体负载HRP 修饰 的过氧化氢生物传感器2.4 峰电流和扫描速度的关系将HRP/PVA⁃ILs/HRP/nano Au⁃GS/GC传感器置于含有1mmol/L H2O2的0.1mol/L HAc⁃NaAc+ 0.1mol/L KCl(pH=6.5)溶液中,在40~350mV/s扫描速度范围内记录循环伏安曲线.结果表明,i p 与v1/2呈线性关系,线性方程为i p=-0.5857+0.1898v1/2,相关系数R=0.9993,表明在此扫描速度范围内,电极过程主要是受扩散控制.2.5 HRP/PVA⁃ILs/HRP/nano Au⁃GS/GC传感器的稳定性与重现性HRP/PVA⁃ILs/HRP/nano Au⁃GS/GC传感器在含有1mmol/L H2O2的0.1mol/L HAc⁃NaAc+0.1 mol/L KCl(pH=6.5)溶液中连续循环扫描40周,电流值几乎不变.对1mmol/L H2O2溶液平行测定10次,其峰电位不变,峰电流仅下降3.1%,表明该修饰电极具有良好的重现性和稳定性.2.6 HRP/PVA⁃ILs/HRP/nano Au⁃GS/GC传感器的线性范围及检出限以0.1mol/L HAc⁃NaAc+0.1mol/L KCl(pH=6.5)为底液,配制一系列不同浓度的H2O2溶液.在最佳实验条件下,测得HRP/PVA⁃ILs/HRP/nano Au⁃GS/GC传感器峰电流与H2O2浓度在9.55×10-6~ 6.01×10-3mol/L之间呈现较好的线性关系,线性方程为i p=1.094×10-5+0.0147c(n=10,R=0.9990),检出限为3.3×10-7mol/L.与文献[7,21~27]报道的相似过氧化氢传感器相比(表1),本文制备的HRP/PVA⁃ILs/HRP/nano Au⁃GS/GC传感器具有线性范围宽㊁检出限较低㊁性质稳定等优点.Table1 Comparison of the performance of various hydrogen peroxide sensorsElectrode Linear range/(mol㊃L-1)Detection limit/(mol㊃L-1)Measuringmethod Recovery(%)Reference Au/Graphene/Gold/Functional conducting polymer/HRP2.0×10-9 2.02×10-86.7×10-10CV96.1 105.0[7] HRP|RTIL|GNPs⁃TNTs|Nafion/GC5.0×10-6 1.0×10-32.1×10-6i⁃t[21] SPE/Au/GS/HRP/Nafion2.0×10-5 2.5×10-31.2×10-5i⁃t96 102[22] PtNPs/GO/GC4.0×10-5 6.1×10-31.2×10-5CV[23] GCE/GR⁃PDA/HRP/Nafion5.0×10-7 3.3×10-43.7×10-7i⁃t[24] Pt/GNs/Chit/(GNs⁃Enzyme)5.6×10-5 2.6×10-31.5×10-5i⁃t[25] Au/Graphene/HRP/CS/GC5×10-6 5.13×10-31.7×10-6i⁃t[26] Pt/GN/GC2.5×10-6 6.65×10-30.8×10-6i⁃t[27] HRP/PVA⁃ILs/HRP/nano Au⁃GS/GC9.55×10-6 6.01×10-33.3×10-7CV93.4 100.5This work 2.7 回收率实验以0.1mol/L HAc⁃NaAc+0.1mol/L KCl(pH=6.5)为测试底液,用标准加入法进行H2O2含量的测定.结果表明,该方法的回收率在93.4%~100.5%之间(表2).Table2 Results of test for recovery ratio(n=4)Added concentration/ (mmol㊃L-1)Found concentration/(mmol㊃L-1)Recovery(%)Added concentration/(mmol㊃L-1)Found concentration/(mmol㊃L-1)Recovery(%)0.0310.03296.92.9213.02096.70.8590.92093.46.0416.010100.5 综上所述,为克服[bmim]FeCl4溶于水的不足,并提高PVA膜的导电能力,本文制备了PVA⁃[bmim]FeCl4复合物,并将其修饰在nano Au⁃GS/GC电极上以有效固定HRP,制成了过氧化氢生物传感器,并用于过氧化氢的检测.该传感器对H2O2的检测具有较高的灵敏度和较低的检测限,稳定性和重现性良好,使用寿命较长,且制作成本低,可多次重复使用,具有潜在的应用价值.参 考 文 献[1] Geim A.K.,Novoselov K.S.,Nat.Mater.,2007,6,183 191[2] Geim A.K.,Science,2009,324(5934),1530 1534[3] Liu Y.J.,Gu C.M.,Yuan R.C.,Gold,2007,28(6),5 7(刘英菊,古翠媚,袁锐昌.黄金.2007,28(6),5 7)[4] Zhu X.,Li 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nano⁃Au were used to immobilize horseradish peroxidase(HRP).A novel hydrogen peroxide biosensor(HRP /PVA⁃ILs /HRP /nano Au⁃GS /GC)was obtained by immobilizing HRP with composite membrane of PVA⁃ILs on a glassy carbon (GC)electrode,which was modified with graphenes and nano Au.The experimental condition was optimized and the electrochemistry behavior of the HRP /PVA⁃ILs /HRP /nano Au⁃GS /GC biosensor in 0.1mol /L HAc⁃NaAc+0.1mol /L KCl(pH =6.5)including H 2O 2was discussed.The response of the sensor to H 2O 2is linear in the range of 9.55×10-6 6.01×10-3mol /L with a correlation coefficient of 0.9990.The detection limit is 3.3×10-7mol /L.The experiments show that the biosensor exhibits high sensitivity,good reproducibility and stability and longer service life.Keywords Biosensor;Nano⁃Au;Graphene;1⁃Butyl⁃3⁃methylimidazolium tetrachloroferrate;Horseradish peroxidase (Ed.:S ,Z ,M )1012 No.9 屈建莹等:基于聚乙烯醇离子液体负载HRP 修饰 的过氧化氢生物传感器。
