溶胶凝胶植物组织生物传感器研究市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

溶胶溶胶-凝胶植物组织凝胶植物组织生物传感器研究生物传感器研究 答辩人：李敏健答辩人：李敏健 指导老师：蔡沛祥教授指导老师：蔡沛祥教授第1页一、选题意义一、选题意义二、国内外研究现实状况二、国内外研究现实状况三、工作构想及创新之处三、工作构想及创新之处四、试验及讨论四、试验及讨论五、结论五、结论六、致谢六、致谢第2页一、选题意义一、选题意义 生物传感器是分析化学领域中很具特色一生物传感器是分析化学领域中很具特色一个分支，已在生物、医学研究，临床检验等部个分支，已在生物、医学研究，临床检验等部门广泛应用。门广泛应用。本论文提出一个关于直接利用天然植物中本论文提出一个关于直接利用天然植物中酶制备生物传感器新技术。酶制备生物传感器新技术。天然植物蕴含丰富酶源，植物组织是价廉天然植物蕴含丰富酶源，植物组织是价廉物美、取之不尽生物催化材料。所以利用它制物美、取之不尽生物催化材料。所以利用它制备生物传感器含有学术意义和实用价值。备生物传感器含有学术意义和实用价值。第3页二、国内外研究现实状况二、国内外研究现实状况酶电极是在上个世纪酶电极是在上个世纪7070年代开始面世，它是在特年代开始面世，它是在特定基础电极（如氨电极、定基础电极（如氨电极、pHpH电极等）表面上涂上电极等）表面上涂上一层酶而组成。这种酶电极酶轻易流失，使用寿一层酶而组成。这种酶电极酶轻易流失，使用寿命不长。命不长。近年有报道利用溶胶近年有报道利用溶胶-凝胶对酶进行包埋，研制凝胶对酶进行包埋，研制成各种酶电极，用于测定葡萄糖、过氧化氢、氨成各种酶电极，用于测定葡萄糖、过氧化氢、氨基酸等。基酸等。第4页利用溶胶凝胶技术能很好地固定酶，克服利用溶胶凝胶技术能很好地固定酶，克服传统酶电极弊病，但文件上酶电极是利用纯传统酶电极弊病，但文件上酶电极是利用纯酶进行研制，纯酶提取工艺复杂，价格昂贵，酶进行研制，纯酶提取工艺复杂，价格昂贵，应用上受到限制。还未见国内外文件相关于应用上受到限制。还未见国内外文件相关于采取溶胶采取溶胶-凝胶技术固定天然植物组织中酶凝胶技术固定天然植物组织中酶制成传感器报道。制成传感器报道。第5页三、工作构想及创新之处三、工作构想及创新之处工作构想：工作构想：不需要经过对植物组织中酶进行不需要经过对植物组织中酶进行分离提取，直接利用植物液汁制备酶分离提取，直接利用植物液汁制备酶电极。电极。第6页我们采取溶胶我们采取溶胶-凝胶技术进行探索。原因是凝胶技术进行探索。原因是（1 1）溶胶凝胶含有三维网络结构及微水）溶胶凝胶含有三维网络结构及微水环境，适合对酶固定化。（环境，适合对酶固定化。（2 2）溶胶凝胶）溶胶凝胶过程是其前驱体进行水解、缩合过程。假如过程是其前驱体进行水解、缩合过程。假如在这过程中加入适量植物液汁，则植物液汁在这过程中加入适量植物液汁，则植物液汁水分参加溶胶凝胶水解、缩合反应而消耗水分参加溶胶凝胶水解、缩合反应而消耗掉，留下酶则包埋在溶胶凝胶中，由此可掉，留下酶则包埋在溶胶凝胶中，由此可形成传感器敏感膜。形成传感器敏感膜。本文以神经递质多巴胺为检测对象，探索这本文以神经递质多巴胺为检测对象，探索这种新型生物传感器制备技术。种新型生物传感器制备技术。第7页创新之处：创新之处：无需对酶进行分离提取，即可实现对无需对酶进行分离提取，即可实现对植物组织中酶固定化。植物组织中酶固定化。这是对传统酶电极和传统组织电极一这是对传统酶电极和传统组织电极一个技术革新。个技术革新。第8页四、试验及讨论四、试验及讨论 1 1、酶催化作用及传感器电化学特征、酶催化作用及传感器电化学特征苹果组织中酶对多巴胺电化学过程起催化作用：苹果组织中酶对多巴胺电化学过程起催化作用：第9页伏安电流性质研究伏安电流性质研究不一样扫描速度不一样扫描速度(v)(v)对峰电流对峰电流(i(ipcpc)影响影响 ：说明醌式化合物说明醌式化合物说明醌式化合物说明醌式化合物还原电流含有吸还原电流含有吸还原电流含有吸还原电流含有吸附特征附特征附特征附特征.电位扫描前在电位扫描前在0.6V0.6V下停留时间下停留时间:30s:30s第10页2 2、试验条件选择、试验条件选择（1 1）pHpH选择：选择：pHpH7.47.4磷酸盐缓冲溶液磷酸盐缓冲溶液第11页（2 2）植物组织选择）植物组织选择：确定以富士苹果内层果肉液汁作为本试验生确定以富士苹果内层果肉液汁作为本试验生物催化剂物催化剂第12页（3 3）溶胶）溶胶-凝胶配比选择凝胶配比选择 溶胶配制不加乙醇溶胶配制不加乙醇,且水酯比为且水酯比为9.9.第13页（4 4）溶胶）溶胶-凝胶膜中苹果汁包埋量选择凝胶膜中苹果汁包埋量选择 适当苹果汁含量为苹果汁适当苹果汁含量为苹果汁:溶胶总量溶胶总量=1:6=1:6 第14页3 3、传感器选择性、传感器选择性 利用利用NafionNafion膜内负电性磺酸基膜内负电性磺酸基(SO(SO3 3-),),能够能够到达提升传感器选择性目标到达提升传感器选择性目标.l抗坏血酸抗坏血酸(AA)(AA)l肾上腺素肾上腺素 l去甲肾上腺素去甲肾上腺素第15页4 4、多巴胺定量测定、多巴胺定量测定 线性回归方程为:I(A)=0.321+4.29C(mmol/L),R=0.999 差示脉冲伏安法差示脉冲伏安法(DPV)(DPV)阴极扫描阴极扫描 线性范围为：线性范围为：210210-6-6110110-4-4mol/L mol/L 第16页 采取差示脉冲伏安法对多巴胺针采取差示脉冲伏安法对多巴胺针剂剂DADA含量进行分析含量进行分析,测定结果与产品测定结果与产品标示值吻合标示值吻合.DA DA测定值测定值(mg/mL)0.0100(mg/mL)0.0100 DA DA标准值标准值(mg/mL)0.0103(mg/mL)0.0103 RE RE（%）3.0 3.0 第17页五、结论五、结论 本试验利用溶胶本试验利用溶胶-凝胶技术凝胶技术,实现了对天实现了对天然植物组织中酶固定化然植物组织中酶固定化.所研制所研制Nafion-Nafion-苹果汁苹果汁-溶胶溶胶-凝胶修饰凝胶修饰电极电极,与传统组织电极与传统组织电极(包含切片组织电极和包含切片组织电极和碳糊组织电极碳糊组织电极)相比相比,含有特色含有特色.第18页1.1.以往切片组织电极需与特定基础电极以往切片组织电极需与特定基础电极(如如O O2 2电极、电极、NHNH3 3电极等电极等)组合组合,还需要透气膜及外还需要透气膜及外层保护网等组成层保护网等组成,制作复杂制作复杂.而本传感器基础电极仅是简单铂盘电极而本传感器基础电极仅是简单铂盘电极,对电对电极修饰过程方便、简单极修饰过程方便、简单.2.2.克服了碳糊组织电极中酶轻易从电极表面克服了碳糊组织电极中酶轻易从电极表面流失以及碳糊轻易脱落、经不起溶液搅拌流失以及碳糊轻易脱落、经不起溶液搅拌弊病弊病.3.3.便于采取复合修饰膜便于采取复合修饰膜(如如NafionNafion膜等膜等)以提以提升传感器性能升传感器性能(如抗干扰能力、协同催化作如抗干扰能力、协同催化作用等用等).).第19页 所以所以,基于溶胶基于溶胶-凝胶技术植物凝胶技术植物组织传感器是对传统组织电极一个组织传感器是对传统组织电极一个革新革新.第20页致谢 感激中山大学化学与化学工程感激中山大学化学与化学工程学院第三届创新化学试验基金对本学院第三届创新化学试验基金对本课题研究支持课题研究支持.感激导师蔡沛祥教授悉心指导和感激导师蔡沛祥教授悉心指导和耐心启发耐心启发.感激师兄师姐及相关同学热情帮感激师兄师姐及相关同学热情帮助助.第21页