文摘

我们提出一个新的过氧化氢生物传感器(H₂O₂)检测。辣根过氧化物酶的生物传感器是基于固定合酶在水滑石(LDH)修改黄金表面。水滑石LDH(毫克₂Al)是由共同沉淀在恒定的pH值和环境温度。过氧化物酶的固定化实现分层混合材料通过静电吸附autoassembly过程。过氧化氢的检测是成功地观察到在PBS缓冲与循环伏安法和计时电流法技术。极限检测9μM H₂O₂获得了良好的重现性。我们研究开发生物传感器的灵敏度为H₂O₂原料奶的检测。

1。介绍

辣根过氧化物酶(合)是一种糖蛋白有四个赖氨酸残基结合标记分子。它产生一个彩色、荧光的或发光标记分子的导数孵化时适当的衬底,允许检测和量化。辣根过氧化物酶通常是用于配合来确定分子的存在目标,也常用于ELISA和免疫组织化学等技术。辣根过氧化物酶是理想在许多方面为这些应用程序,因为它是更小、更稳定、更便宜比碱性磷酸酶等其他受欢迎的选择。导体的聚合物和磁性纳米颗粒用于制造各种类型的HRP-based生物传感器(1,2]。稳定矩阵的固定化酶膜,戊二醛(GA)通常是使用作为双功能剂交联酶分子(3- - - - - -6),但在标准条件下交联效率并不总是令人满意(6,7),导致较低的灵敏度和稳定性差的生物传感器。成立阳离子粘土,尤其是阴离子或水滑石作为新类的材料具有高捕获潜在的分子大小不同,它们形成混合材料。事实上,这些材料目前非常有吸引力的优势如低成本的净化或合成及其生物相容性。此外,类具有稳定结构,一般公式:(8,9额外的优势相对阳离子粘土)礼物。类可以使用相同的协议,合成和获得的材料有一个大范围的物理化学性质。品种繁多的类可以通过改变阴离子离子(CO₃²⁻,所以₄²⁻,HPO₄²⁻,没有₃⁻F⁻,Cl⁻、溴⁻,我⁻)或金属二价(M^{2 +}:镁、锌、镍、Co、Pd等)或三价离子(M^{3 +}:铝、铬、铁、V,等等)。这种类型的材料提出了高anionic-exchanging能力通过改变二价和三价离子比()和调整层间阴离子设置不同的分子(3- - - - - -10]。因此,这种材料可以被认为是很有吸引力的新混合生物材料开发和功能化表面的离子和生物检测(10- - - - - -12]。之前它已经表明,固定化脲酶LDH的高利息的生物传感器的制备12]。这些材料的面板的应用程序是非常大的;他们可以用于监测食品过程中,诊断和医疗监测或治疗和医药应用,如积极分子药物的封装(13- - - - - -15)或放射性物质。

在这项工作中,我们提出一个新的过氧化氢生物传感器(H₂O₂)检测基于水滑石(LDH)层。辣根过氧化物酶的生物传感器是基于固定LDH-modified黄金表面上合酶。水滑石LDH(毫克₂Al)是由共同沉淀在恒定的pH值和环境温度。过氧化物酶的固定化在分层混合材料通过静电吸附autoassembly过程实现。过氧化氢的检测是成功地观察到在PBS缓冲与循环伏安法和计时电流法技术。

2。实验装置

2.1。试剂和仪器

混合生物膜酶/ LDH在两个步骤:准备LDH合成,其次是过氧化物酶固定化。我们通过共沉淀法合成水滑石LDH恒定pH值和温度。MgCl的体积比的解决方案₃和AlCl₃0.1是固定在2为了获得最后的LDH毫克₂艾可₃。毫克₂艾可₃LDH准备根据Baccar等描述的过程。16]。我们添加了下降下降,在涡流搅拌AlCl的解决方案₃和MgCl₂。酸碱反应共同沉淀是固定在8通过添加氢氧化钠的基本解决方案(氢氧化钠2 M + Na₂有限公司₃0.125米)。获得最终的解决方案是milli-Q水清洗和过滤消除离子氯化物,然后干在100°C在12小时的黑暗,最后碎。

2.2。黄金清洁和功能化

黄金电极(1厘米×1厘米)伪造国家微电子中心巴塞罗那(西班牙)。蒸发金(~300纳米厚度)沉积在硅,用钛层(下~30纳米的厚度)作为衬底。在修改之前,金电极在丙酮清洗解决方案与超声波浴20分钟。之后,他们在氮气流干,然后浸泡10分钟到“水虎鱼解决方案”7:3 96% (v / v) h₂所以₄/ 30% h₂O₂。最后,黄金基质用超纯水清洗2 - 3次,并立即沉浸在乙醇溶液。清洗后,立即黄金电极放置在一个电化电池。DHL沉积在金电极,下降(约10μL×厘米²)的分散LDH(毫克₂Al 2.5毫克/毫升)去离子水(milli-Q)和旋转涂布涂层沉积在不到1000 rms /分钟10年代和30年代期间大约4000 rms /分钟。在那之后,下降(约10μL×1厘米²合)(等于0.250 - -0.330单位)分散在milli-Q水在表面沉积,干一夜之间在4°C。最后,nonbounded酶被清洗消除样品20毫米PBS的解决方案。测试后,样品被存储在20毫米PBS溶液,pH值7.4在4°C。

2.3。循环伏安法和计时电流法

循环伏安法和计时电流法测量在室温下进行常规伏安细胞与三电极配置使用Autolab阻抗分析仪(生态化学,荷兰)。金电极(0.16厘米²)作为工作电极和铂(1厘米²)和Ag / AgCl电极被用作计数器和参考电极,分别。所有与扫描循环伏安法测量进行了75 mV / s的速度在PBS pH值7和法拉第笼。可以找到更多的细节在17]。

2.4。原子力显微镜和阻抗光谱学

原子力显微镜是使用一个维度执行3100年(Veeco)原子力显微镜在开发经营模式。Autolab 302 N的阻抗分析阻抗分析仪(生态化学,荷兰)频率范围0.05 hz - 100 kHz,使用10 mV的调制电压。电化学阻抗谱的更多细节可以在[18- - - - - -20.]。

3所示。结果和讨论

3.1。金电极功能化

循环伏安法是一种电化学技术可以用来研究材料的氧化还原反应的动力学,绝缘和导电性能。循环voltammograms金电极(图1(一))表现出可逆波在PBS缓冲黄金表面的典型行为。修改后的黄金与LDH膜表面,目前由于高导电性的属性增加LDH层和阴离子交换(图1(一))。典型的奈奎斯特图与LDH黄金电极和电极层从50 mHz到100千赫至0.2 V潜在(PBS和甘汞电极)如图1 (b)。阻抗谱解释通过等效电路表示的不同过程描述系统与离散电气元素(20.,21]。阻抗谱的半圆直径代表了电荷转移电阻,。这种阻力控制的电子转移动力学离子在电极界面。图1 (c)显示了黄金表面的原子力显微镜图像对LDH开发模式。它显示了一个同质表面粗糙度小于1海里。同样的观察与扫描电子显微镜(SEM)观察(22]。

3.2。合固定

图2(一个)显示了金电极的循环voltammogram携带LDH层合前后固定。我们观察到当前的减少合固定后积极的潜力。高峰在350 mV与氧化合的潜力。图2 (b)显示了阻抗测量的奈奎斯特图以固定潜力(0.2 V)对黄金电极与LDH和合酶。电荷转移电阻的增加是由于成功合酶的固定化。这个结果证实与循环伏安法获得的结果。

3.3。生物传感器的应用

图3(一个)显示了金电极的循环voltammogram携带合酶注入前后H₂O₂。在添加过氧化氢的电化学电池,氧化峰(350 mV)出现时,显示一个典型的H之间的电子转移₂O₂合分子: 计时电流法可以用来探索的当前响应的过氧化氢生物传感器。图3 (b)显示了功能化的计时电流法曲线电极与合在一个固定的潜力350 mV后H₂O₂注射。当前的增加而增加₂O₂浓度的同意结果如图3(一个)。添加过氧化氢的缓冲溶液增加了稳态电流。图3 (c)显示了生物传感器的校准曲线暴露于不同浓度的过氧化氢从图中获得3(一个)(350 mV)的潜力。曲线是由一个线性回归(0到200之间μ米),获得最佳灵敏度。极限检测9μM H₂O₂获得了一个好的开发生物传感器的重现性。此外,我们研究开发生物传感器的灵敏度为H₂O₂原料奶的检测。图3 (c)显示了校准曲线获得的原料奶后H₂O₂注入。它显示了由于电活性物种共存的敏感性较低如酪蛋白(和其他蛋白质)在原料奶。

4所示。结论

在这项工作中,我们现在的新生物传感器检测过氧化氢(H₂O₂)与LDH层功能层。的生物传感器是由固定化辣根过氧化物酶(合)酶LDH-modified金电极。LDH层的沉积和合酶与循环伏安法和阻抗光谱验证。过氧化氢的检测是成功地观察到在PBS使用循环伏安法和计时电流法技术。极限检测9μM H₂O₂获得了良好的重现性。我们研究开发生物传感器的灵敏度为H₂O₂原料奶的检测。