作者：熊志刚 李建平 唐丽 陈志强
【摘要】 通过交联剂将葡萄糖氧化酶（GOD）固定在Fe3O4磁性纳米粒子上，在磁力作用下将该磁性复合粒子修饰在石蜡碳糊电极（SPCE）表面，制成易更新酶电极。GOD催化氧化葡萄糖生成过氧化氢，并使鲁米诺产生电致化学发光(ECL)，据此首次构建了易更新型电致化学发光葡萄糖传感器。其电致发光强度与葡萄糖浓度在1×10－5～1.0×10－2 mol/L范围内呈线性关系，线性回归方程I＝65.4374C+23.9017（r=0.9987）； 检出限为1.0 μmol/L。此传感器响应快， 稳定性高， 表面易更新，已用于测定人血清中葡萄糖的含量。
【关键词】 电致化学发光; 磁性纳米粒子； 葡萄糖氧化酶； 鲁米诺； 化学修饰电极
Abstract A novel Nano?Fe3O4 particles biosensor for glucose based on luminol electrochemiluminescence (ECL) is presented. Glucose oxidase (GOD) was covalently cross?linked to the surface of synthesized magnetic nano?Fe3O4 particles. Then the composite particles Fe3O4/GOD was adhered to solid paraffin carbon paste electrode by magnetic force to fabricate a working electrode. Hydrogen peroxide was produced by enzymatic reaction of GOD and ECL could be obtained by the reaction between luminol and hydrogen peroxide to construct the renewable glucose biosensor. There was a linear relationship between ECL and glucose concentration in the ranges of 1×10－5－1.0×10－2 mol/L with a regression equation of I＝65.4374C+23.9017(r=0.9987), and the detection limit is 1 μmol/L. The ECL biosensor has showed short response time and high stability, and the electrode surface was renewable easily. The proposed biosensor has been applied to the determination of glucose in plasma samples.
Keywords Electrochemiluminescence; Magnetic nanoparticles; Glucose oxidase; Luminol; Chemically modified electrode
1 引 言
电致化学发光（ECL)是在化学发光的基础上，结合电极反应发展起来的一种化学发光法[1～3]。利用葡萄糖氧化酶（GOD）催化氧化葡萄糖生成H2O2可以构建葡萄糖ECL传感器。在ECL葡萄糖传感器研究中，GOD的固定方法是一个重要课题。常用的酶固定化方法有吸附法[4]、包埋法[5]、共价键合法及交联法[6,7]，电化学聚合法［８］。这些方法制备ECL酶传感器过程烦琐、复杂，电极表面敏感膜不易更新。
在酶传感器中采用纳米材料为载体，不仅可以增加酶的固定量和稳定性，而且还可以提高酶的催化活性，进而提高酶电极的响应灵敏度[９]。Fe3O4磁性纳米粒子具有纳米粒子的诸多优点，又具有非常好的生物相容性，在外加磁力的作用下能非常方便地实现电极敏感膜的更新，故在酶传感器研究中得到了广泛应用[１０～1７]。但是在ECL葡萄糖传感器中，使用Fe3O4磁性纳米粒子固定GOD还未见报道。本研究通过交联剂将GOD共价固定在Fe3O4磁性纳米粒子表面，再通过磁力将此固载酶的磁性纳米粒子修饰在SPCE表面，从而制成了易更新的酶传感器，并用于葡萄糖的ECL分析。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
MPI?E型电致化学发光分析系统（西安瑞迈分析仪器有限公司）; M1703型红外光谱仪（Perkin?Elmer公司）; 三电极系统：工作电极为自制的磁性纳米粒子固定酶修饰电极（GOD/Fe3O4/SPCE/CME），参比电极为Ag/AgCl饱和KCl电极，铂丝为对电极；Bransonic200超声清洗仪(德国Branson Ultraschall公司)；pHS?2C型精密酸度计（上海雷磁精密仪器有限公司）。