1、生物電化學檢測比常規(guī)的化學分析方法更加快速、簡便，在發(fā)酵工藝、環(huán)境監(jiān)測、食品工程、臨床醫(yī)學、軍事及軍事醫(yī)學等方面已經(jīng)得到高度重視和廣泛應(yīng)用。生物界面膜的構(gòu)筑是制備生物電化學傳感器關(guān)鍵步驟。本文將制備聚合物膜的呼吸圖法應(yīng)用于生物界面膜的構(gòu)筑，選用一鏈段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于室溫且成膜性能好、一鏈段能溶于水并且電離的兩親嵌段共聚物為載體材料。在生物分子水溶液界面上采用呼吸圖法制備兩親嵌段共聚物多孔膜，通過兩親嵌段共聚物在油/水界面的相分離和親疏

2、水特性使其在界面上定向排列，利用聚合物親水鏈段與生物分子之間的靜電作用誘導生物分子在界面上有序排列。本文將這種構(gòu)筑生物界面的新方法稱為電荷-親疏水雙驅(qū)動（CADD）自組裝法。通過電子顯微鏡、紅外光譜、紫外光譜、接觸角測試、表面輪廓儀以及電化學測試等表征手段，探索了聚合物/生物分子膜的成膜機理，優(yōu)化了生物電極的構(gòu)筑參數(shù)，確定了電極構(gòu)筑方案。X射線光電子能譜(XPS)和接觸角的測量表明，用該法所制得的多孔膜，疏水鏈段富集于膜的表面，而親水鏈

3、段則轉(zhuǎn)向了膜的內(nèi)部，并且誘導生物分子在聚合物和電極界面定向排列。利用這種構(gòu)筑生物界面的新方法，主要發(fā)展了以下幾個電化學傳感器:
　　(1)在血紅蛋白(Hb)水溶液界面上采用呼吸圖法在恒溫恒濕條件下制備聚苯乙烯嵌段聚丙烯酸(PS-b-PAA)多孔膜，PS-b-PAA在油/水界面的定向性誘導Hb有序排列。循環(huán)伏安實驗表明Hb在用這種方法制作的PS-b-PAA/Hb電極上的直接電子轉(zhuǎn)移(ET)能力顯著增強。電極和Hb電活性基團之間(即H

4、bheme[Fe(Ⅲ)])的直接電子傳遞伴隨著一個單質(zhì)子的轉(zhuǎn)移。Hb在該電極上的氧化還原過程是一個表面控制的過程。該方法構(gòu)筑的生物電極能快速方便地定量測定過氧化氫。該過氧化氫傳感器的靈敏度為4.0mA·M-1·cm-2，線性范圍為20～1000μM，檢出限為12μM;固定化Hb的米氏常數(shù)為1.6mM。
　　(2)選用具有較小疏水性較好柔順性的疏水鏈段和帶負電荷的親水鏈段的聚甲基丙烯酸甲酯嵌段聚丙烯酸(PMMA-b-PAA)為成膜材

5、料，研究了血紅蛋白(Hb)在PMMA-b-PAA中的雙驅(qū)動自組裝法固定。Hb在該方法構(gòu)筑的PMMA-b-PAA/Hb電極上的直接電子轉(zhuǎn)移能力比吸附法和包埋法制備的要高。優(yōu)化了制備過程，結(jié)果表明Hb溶液中水分未完全蒸發(fā)時滴加聚合物溶液進行自組裝所制得的電極效果更好。通過該CADD自組裝法獲得的PMMA-b-PAA/Hb自組裝膜使得生物膜具有疏水的多孔表面，生物膜表面比內(nèi)部含有更多的PMMA鏈段，而PAA鏈段更多的轉(zhuǎn)向了Hb水溶液，與Hb相

6、互作用，誘導Hb整齊排列。研究表明，固載在PMMA-b-PAA/Hb電極表面的Hb電化學反應(yīng)過程為單電子轉(zhuǎn)移同時伴隨著一個質(zhì)子轉(zhuǎn)移的表面控制過程。固定化血紅蛋白能保留其天然的生物活性，Km為1.2 mM，對H2O2有較高的催化能力，對H2O2檢測的靈敏度為11 mA·M-1·cm-2，檢出限為0.34μM，線性范圍0.57到300μM，該電極具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。
　　(3)選用具有較大疏水性較大的疏水鏈段和帶正電荷的親水鏈段

7、的聚苯乙烯嵌段-4-乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)，采用呼吸圖法在多酚氧化酶(PPO)水溶液界面上制備了PS-b-P4VP多孔膜，利用該膜在油/水界面上的定向性誘導多酚氧化酶在界面上有序排列，制備了PS-b-P4VP/PPO生物電極。這種基于CADD的自組裝方法制備的生物電極具有較高的生物活性，對兒茶酚的靈敏度為314 mA·M-1·cm-2，線性檢測范圍為0.12～30μM，檢出限為0.07μM;酶催化反應(yīng)的活化能為18 kJ·mo

8、l-1。該傳感器可以用于多種酚類的檢測，對不同酚的檢測靈敏度順序為:苯酚＞兒茶酚＞對氯苯酚＞對甲苯酚，具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
　　(4)通過CADD自組裝法制備PMMA-b-PAA/葡萄糖氧化酶(GOD)生物界面膜，將此膜構(gòu)筑于鉑電極上制備葡萄糖傳感器。掃描電鏡和接觸角測試結(jié)果顯示了生物界面具有疏水性和多孔性，使得酶催化反應(yīng)過程中反應(yīng)物和產(chǎn)物在生物膜中快速的擴散。兩親嵌段共聚物PMMA-b-PAA固定的GOD能保持良好的生物活