二醋酸纤维素_离子液体膜固定肌红蛋白制备过氧化氢传感器VIP专享VIP免费

DOI:10．3724/SP．J．1096．2011．01358二醋酸纤维素-离子液体膜固定肌红蛋白制备过氧化氢传感器董社英*1谷广哲1于竹青1周元臻1汤宏胜2郑建斌21(西安建筑科技大学理学院，西安710055)2(西北大学分析科学研究所陕西省电分析重点实验室，西安710069)摘要将二醋酸纤维素(CDA)-(1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体)(［bmim］BF4)-肌红蛋白(Mb)的复合物修饰在玻碳电极(GCE)表面，制备了一种新型Mb修饰电极(CDA-［bmim］BF4-Mb/GCE)。光谱分析表明:固定在CDA-［bmim］BF4-Mb膜中的肌红蛋白保持了其天然构象和生物活性。离子液体促进了CDA-［bmim］BF4-Mb膜中的电子转移，极大地提高了修饰电极的导电率。Mb修饰电极对过氧化氢的还原具有明显电催化作用，其表观米氏常数Km为1．758×10－4mol/L;催化电流与过氧化氢的浓度在5．0～100!mol/L范围内呈线性关系;检出限为2．0!mol/L(S/N=3)。关键词肌红蛋白;二醋酸纤维素;离子液体;过氧化氢;电催化2011-01-30收稿;2011-04-22接受本文系西安建筑科技大学重大科技成果创新基金(No．ZC1004)、陕西省教育厅专项科研计划项目(No．11JK0570)及陕西省自然科学基础研究基金青年人才项目(No．2009JQ2011)资助*E-mail:dongsyy@126．com1引言研究蛋白质和酶的电催化过程，对于认识重要生命物质在生命体内的代谢过程具有重要意义［1，2］。目前，用于制备肌红蛋白(Mb)修饰电极的材料主要有透明质酸、介孔分子筛、碳纳米管、金属氧化物、黏土等［3～9］。如何开发更为有效的固定蛋白质的途径，是当前酶电极研究的热点。纤维素作为一种环境友好型高分子材料，具有良好的可成膜性、生物相容性及生物降解性而被应用于蛋白质和酶的固定［10］。二醋酸纤维素(Cellulosediacetate，CDA)是纤维素衍生物中最早进行商品化生产，并且不断发展的纤维素有机酯［11］，但在蛋白质及酶的固定化方面的应用比较少见。因此，这方面的研究具有重要意义。CDA导电性较差，限制其在电催化的应用，故用作蛋白质固定化时需加入电位窗口宽、导电效率高和溶解能力好的离子液体［12，13］。本研究以CDA-［bmim］BF4(1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体)复合膜将肌红蛋白(Mb)固定于玻碳电极(GCE)表面，采用紫外-可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜及电化学交流阻抗法对包埋于膜内的Mb进行了表征，利用i-t曲线法研究了修饰电极对H2O2的电催化性能，为氧化还原蛋白的固定化以及电化学传感器的构建提供了一种新的生物兼容性材料。2实验部分2．1仪器与试剂CHI832电化学工作站(上海辰华仪器公司);三电极体系，工作电极为修饰玻碳电极(Φ=3mm)，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂丝电极;SB4200DTD超声波清洗机(宁波新芝公司);NicoletEvolution300紫外-可见分光光度计(英国);JEOLJSM-5800扫描电镜(SEM)，加速电压为15kV。肌红蛋白(Mb，wolsen)，实验中用pH=7．0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)配成5．0g/L的Mb溶液;二醋酸纤维素(CDA，陕西师范大学化学与材料科学学院提供);30%H2O2(西安化学试剂厂);缓冲溶液为pH=7．0的PBS溶液，实验用水为二次蒸馏水，其它试剂均为分析纯。电化学测定前均先通高纯氮气除去研究溶液中的溶解氧，并维持在氮气气氛下测定。2．2［bmim］BF4的合成将0．3molN-甲基咪唑和0．33mol溴代正丁烷加入250mL圆底烧瓶中，于70℃搅拌反应3h，得到［bmim］Br。将上述产物溶于100mL丙酮中，加入0．3molNaBF4，室温搅拌反应5h;反应结束后，第39卷2011年9月分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告ChineseJournalofAnalyticalChemistry第9期1358～1362将产物抽滤，去除NaBr固体;滤液旋转蒸发去除丙酮，冷却至室温，析出白色NaBr晶体，上层为黄色液体;抽滤，加入CH2Cl2使得NaBr固体充分析出;在70℃下真空干燥24h，得到离子液体［bmim］BF4。产物经FTIR和1HNMR分析确认，纯度通过HPLC分析［14］。2．3CDA-［bmim］BF4-Mb/GCE修饰电极的制备玻碳电极先用0．05!m的Al2O3抛光成镜面，再依次用HNO3(1∶1，V/V)、无水乙醇及水分别超声清洗5min。准确称量7．0mgCDA溶解于1．00mL丙酮中，得7．0g/LCDA溶液;向其中加入0．02mL［bmim］BF4离子液体，充分摇匀即得［bmim］BF4-CDA混合液。用...